[实用新型]一种程控滤波装置

说明书

技术领域

本实用新型属于信号处理技术领域，特别涉及一种程控滤波装置。

背景技术

目前，信号滤波多采用运算放大器搭建巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等滤波器，或是单独采用阻容元件搭建无源RC滤波器，或是用感性元件搭建无源椭圆滤波器，这些滤波器都有着各种各样的弊端。采用运算放大器搭建的滤波器，其截止频率不是很准确，另外要使滤波器达到较好衰减效果要多片运放的级联，这样无疑引入更多的噪声，与滤波器的初衷相反；无源RC滤波器的通带特性不好，且衰减较小；无源椭圆滤波器虽然通带特性和阻带衰减特性较好，但其截止频率不够准确，而且也很难将椭圆滤波器的截止频率做低。

与上述传统滤波器相比，程控滤波器具有诸多的优点，其通带纹波小、相频响应线性度很好、截止频率精确可调、阻带衰减量大，经程控滤波器处理后的信号信噪比高，做成滤波器系统后可重复利用，免去了重复设计滤波器的麻烦。目前设计程控滤波器主要有两种方法，第一种方法是通过修改滤波器的电阻值而达到对滤波器参数的控制，一般是通过改变数模转换器输出的电流来改变滤波器的等效电阻值，该方法中等效电阻的精确程度由数模转换器的精度决定，而高精度的数模转换器价格不菲，另外采用该法设计的滤波器的截止频率是由数模转换器和电路中的其他阻容元件决定，而高精度的电容不易得到，因而限制了滤波器的截止频率的精确度。另一种方法是采用集成现有的开关电容滤波器芯片来实现滤波功能，但该类滤波器只能实现单一的滤波功能，即只能实现低通、高通、带通、带阻等功能中的一种。并且，用上面两种方法设计的程控滤波器对幅值100mv以下的信号的滤波效果都不甚理想。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供了一种能实现带通、带阻、高通、低通四种滤波功能、可精确设置截止频率和放大增益、适用于幅值100mv以下的信号的程控滤波装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

一种程控滤波装置，包括信号调理与程控放大电路（1）、控制电路（2）、低通滤波电路（3）、高通滤波电路（4）、功能选择开关（9、10）、键盘与显示电路（11）、电源电路，其中，低通滤波电路（3）由相互连接的低通滤波器（5）和参数控制器（6）组成，高通滤波电路（4）由相互连接的高通滤波器（7）和参数控制器（8）组成，所述的低通滤波器（5）和高通滤波器（7）均为开关电容滤波器；信号调理与程控放大电路（1）、低通滤波电路（3）、高通滤波电路（4）、功能选择开关（9、10）、键盘和显示电路（11）分别与控制电路（2）相连接，信号调理与程控放大电路（1）通过功能选择开关（9）与低通滤波电路（3）、高通滤波电路（4）的一端相连，低通滤波电路（3）、高通滤波电路（4）的另一端均与另一功能选择开关（10）相连；电源电路分别给信号调理与程控放大电路（1）、控制电路（2）、低通滤波电路（3）、高通滤波电路（4）、功能选择开关（9、10）、键盘与显示电路（11）提供电压。低通滤波电路（3）与高通滤波电路（4）中的参数控制器（6、8）可用于调节低通滤波器和高通滤波器的截至频率、品质因数（Q值）等参数。

上述的信号调理与程控放大电路由射极跟随器、固定增益放大电路、增益微调放大电路、增益粗调放大电路依次相连组成，增益微调放大电路通过数模（DA）转换电路与控制电路相连接，增益粗调放大电路直接与控制电路相连接，以实现增益精度可调。

上述的控制电路为MSP430F449型号单片机。

与现有技术相比，本实用新型有以下的优点和有益效果：

1、本装置结构简单，使用方便，可以根据使用者的需求对滤波器的工作方式进行设定，以实现带通、带阻、高通、低通四种滤波功能；

2、本实用新型的装置可对需要滤波的信号进行前置的可控增益放大，亦可进行衰减，增益范围-32dB---55dB；

3、本实用新型装置能精确的设置截止频率和放大增益，截止频率设置误差                                                0.01%，放大增益设置误差0.05%。

附图说明

图1是本实用新型的电路框架图；

图2是本实用新型中信号调理与程控放大电路的电路原理图；

图3是本实用新型中高通滤波电路的电路原理图；

图4是本实用新型中低通滤波电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。