單片機控制的雙路有源濾波器設(shè)計

;;; 摘要：用單片機對可編程濾波器芯片MAX262進行程序控制，可以同時對兩路輸入信號進行二階低通、高通、帶通、帶阻以及全通濾波處理，濾波器的中心頻率在15kHz～50kHz頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)64級程控調(diào)節(jié)，其Q值在0.5～64范圍實現(xiàn)128級程控調(diào)節(jié)。 ;;; 關(guān)鍵詞：MAX262 單片機 濾波器 在工業(yè)自動化的許多領(lǐng)域都要使用濾波器。一般有源濾波器均由運算放大器和RC元件組成，對元器件的參數(shù)精度要求比較高，設(shè)計和調(diào)試都比較麻煩。美信公司（MAXIM）生產(chǎn)垢可編程濾波器芯片MAX262可以通過編程對各種低頻信號實現(xiàn)低通、高通、帶通、帶阻以及全通濾波處理，而且濾波的特性參數(shù)如中心頻率、品質(zhì)因數(shù)等也可以通過編程進行設(shè)置。 有源濾波器一般通過改變RC網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來改變頻率特性，采用運算放大器和可切換元件參數(shù)的RC網(wǎng)絡(luò)，可以用同一電路組成各種頻率特性的濾波器。美信公司的可編程濾器芯片采用編程數(shù)據(jù)來完成RC網(wǎng)絡(luò)的切換。 1 MAX262芯片介紹 （1）內(nèi)部結(jié)構(gòu) MAX262主要由放大器、積分器、電容切換網(wǎng)絡(luò)（SCN）和工作模式選擇器組成。積分器、電容切換網(wǎng)絡(luò)（SCN）和工作模式選擇器分別由編程數(shù)據(jù)M0M1，F(xiàn)0～F5和Q0～Q6控制。MAX262內(nèi)部有兩個二級濾波器，濾波器A和B可以單獨使用，也可級聯(lián)成四階濾波器使用。芯片的使用非常靈活，但它們均受同一組編程數(shù)據(jù)的控制。

;;; MAX262芯片的工作頻率為1Hz～140kHz。當(dāng)時鐘頻率為4MHz，工作模式選擇為模式3時，芯片可以對140kHz的輸入信號進行濾波處理。其它工作模式的最高工作頻率為100kHz。濾波器A和B可以采用內(nèi)部時鐘，也可以采用外部時鐘。外部時鐘分別從芯片的引腳CLKA、CLKB引入，對外部時鐘無占空比要求。如果要對更低頻率的信號進行濾波處理，可采用MAX260芯片，它的工作頻率為0.01Hz～7.5kHz。輸入的低頻信號可以直接送到MAX260芯片的輸入端（即INA或INB引腳），輸入信號的幅度范圍為0V～+5V。 （2）編程參數(shù) MAX262芯片有三個編程參數(shù)：中心頻率f0、Q值和工作模式。 中心頻率由編程數(shù)據(jù)F0～F5控制，共64個不同的二進制數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)對應(yīng)一個時鐘頻率fclk與中心頻率f0的比值fclk/f0。在文獻[1]的表2中給出了MAX262芯片的fclk/f0與編程數(shù)據(jù)F0～F5的對應(yīng)關(guān)系。在系統(tǒng)實現(xiàn)時，可以采用查表的方法獲得編程數(shù)據(jù)。本文采用計算的方法來形成編程數(shù)據(jù)F0～F5。 Q值由編程數(shù)據(jù)Q0～Q7控制，共128個不同的二進制數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)對應(yīng)一個同的Q值，最小的Q值為0.5，最大的Q值為64（如果芯片工作在模式2則可達90.5）。在文獻[1]的表3中給出了編程數(shù)據(jù)Q0～Q7與Q值的對應(yīng)關(guān)系。 工作模式由編程數(shù)據(jù)M0M1控制，分別對應(yīng)工作模式1、2、3和4。模式1可以實現(xiàn)低通、帶通和帶隨濾波；模式2基本與模式1相同，只是該模式可以獲得最高的Q值；模式3是唯一可以實現(xiàn)高通濾波的模式；而只有模式4才能實現(xiàn)全通濾波，它和模式3也可以實現(xiàn)低通和帶通濾波。 編程參數(shù)f0、Q值和工作模式確定以后，只要將相應(yīng)的編程數(shù)據(jù)裝入MAX262芯片內(nèi)部的寄存器，濾波器的類型和頻率特性也就確定了。 2 單片機硬件設(shè)計 MAX262芯片的編程輸入總線比較簡單，它包括2條數(shù)據(jù)線D0D1，4條地址線A0～A3，另外還有一條寫允許控制線WR。單片機采用內(nèi)部有4K