可编程开关电容滤波器及其应用

第二步 产生编程系数。首先确定滤波器使
表ｌ 工作模式与滤波器功能的关系
用的时钟频率和工作模式。对于滤波器工作模式 （由Ｍ。，Ｍ０表示）的选择，有如表ｌ所示的关系，滤
工作模式Ｍ１．‰
ｌ
０．０
滤波功能 低通．带通，陷波
波器Ａ和Ｂ可以被分别编程为不同的工作模式， 然后计算时钟频率和中心频率之比，根据￣Ｌ舣２６ｌ 的数据手册确定工作模式、时钟频率和中心频率之 比以及品质因数的二进制编程代码。
用微处理器编程控制，方便的构成各种低通、带通、高通、陷波和全通配置，而且不需要外部元件，
可靠性高，对使用环境的要求低，是目前广泛应用于测控和通讯领域的一类单片集成器件。简述
了Ｍ艘６０系列芯片的工作原理和编程技术，并以ＭＡｘ２６２为例说明了其功能及应用。
关键词：开关电容滤波器；品质因数；中心频率；ｃ一信息加权滤波器；激光打靶
器Ｂ的工作参数，职为数据写入控制端，低电平有效。通过单片机把编程控制参数加载到滤波器后，
滤波器就可以按要求进行工作了。ＭＡＸＩＭ公司为ＭＡ）（２６０系列滤波器提供了相应的设计软件，所有的
参数都可以由软件来计算，大大的简化了设计过程。
３ 雌犁应用
ＭＡ×２６０系列芯片最典型的应用是构成ｃ一信息加权滤波器。电力线路中的谐波，会对通信电路产 生很大的干扰，以电话线路为例，电源产生的干扰噪声主要有６０Ｈｚ（北美洲国家）交流电及其高次谐波 （３ ２００Ｈｚ以上），北美洲国家通常采用专门的滤波器来滤除这种噪声，称为Ｃ一信息加权滤波器，在欧 洲，同样功能的滤波器被称为噪声加权滤波器。
本文针对在信号处理和测量中,信号为缓慢时变且同时受到谐波和噪声干扰的情况,提出了一种"基于PSCF(可编程开关电容滤波器)实现自适应滤波器 (ADF)的设计方法".该自适应滤波器的显著特点是滤波频率可以自适应地跟踪输入信号的频率变化,而且它的品质因数Q和滤波频率可以独立编程.实验证 明,该自适应滤波器具有良好的信号处理性能和实用性.
图２ ＭＡＸ２６２构成带通滤波器原理图 ４．２系统软件设计
在激光打靶系统中用ＭＡｘ２６２芯片构成四阶切比雪夫带通滤波器，只要把内部２个滤波单元级联 就可实现，带通滤波器的一些主要的技术指标如下：滤波器的中心频率为３ｋＨｚ，通带宽度ｌｋＨｚ，止带宽 度３ｋＨｚ，最大通带纹波为１ｄＢ，最小止带衰减为１５ｄＢ。由Ｐｚ设计软件可得每个滤波单元的中心频率和 品质因数如下：ｆｏＡ＝２．５８４ ｋＨｚ，ｆ０８＝３．４８３ ｋＨｚ，ＱＡ＝５．５２７，ＱＢ＝５．５２７。Ａ单元工作在方式１，Ｂ单元工 作在方式２，时钟频率为３００ ｋＨｚ，利用ＭＰＰ软件计算的编程系数如表２所示。
１ ＭＡＸ２６０系列芯片的原理结构
ＭＡ）（２６０系列芯片主要由放大器、积分器、电容切换网络（ｓｃＮ）和工作模式选择器组成，积分器、电 容切换网络和工作模式选择器分别由编程数据Ｍ０，Ｍｌ、Ｆｏ～Ｆ５和Ｑｏ～Ｑ６控制。每个芯片内部都含有两 个独立的可编程二阶开关电容滤波器，它们可以单独使用，也可以级联成一个四阶的滤波器，滤波器Ａ 和Ｂ可以采用内部时钟，也可以采用外部时钟，每个滤波器的独立时钟输入端可以连接晶振、Ｒｃ网络或 外部时钟产生器，芯片对外部时钟的占空比没有要求。可编程的参数有中心频率、品质因数和工作模 式，输入时钟频率与６位编程代码Ｆ０～Ｆ５一起决定滤波器的中心频率或截止频率，其中，时钟频率和中 心频率之比可实现６４级程控调节，品质因数可实现１２８级程控调节，中心频率和品质因数以及工作模 式都可独立编程，互不影响，片内开关和电容提供反馈以控制每个滤波器的中心频率和品质因数，内部 电容的开关速率是影响这些参数精度的主要因素。
参考文献
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万方数据
可编程开关电容滤波器及其应用
ｃ一信息加权滤波器是一种带通滤波器，它的构成框图如图ｌ所示。
刽磊搿
一阶带通 滤波器２
二阶带通 滤波器：｛
嚣学Ｐ 滤波器ｌ
Ｉ
具体的实现方法是用两个呲图６１２芯Ｃ片一相信互息级加联权，滤其波中器的 每构个成芯框片图中的两个独立的滤波单元也相互
级联，这样每个芯片都包含两个连续时间契比雪夫滤波器，芯片ｌ的带通输出端连接到芯片２的输入
2.倪向东 单片机控制的双路有源滤波器设计[期刊论文]-电子技术应用 2002(01)
3.孙仁云 用MAX261ACNG设计微机程控滤波器 1996(11) 4.蒋瑜.陈循.杨雪 基于MAX262的程控滤波器的实现 2000(12)
相似文献(4条)
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［４］蒋瑜，陈循，杨雪，等．基于ＭＡｘ２６２的程控滤波器的实现［Ｊ］．电测与仪表，２０００，（１２）：２９．３２
ＭＡＸ２６０／２６ １／２６２ Ｐｒｏｇｒａｍｎｌａｂｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ—Ｃａｐａｃｉｔｏｒ
Ｆｉｌｔｅｒｓ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ＬＩＵ Ｊｉａｎ，ＱＩＮ Ｈｕｉ－ｂｉＩｌ
中图分类号：咖１３＋．９２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—９１４６（２００３）０６一ＯΒιβλιοθήκη Baiduｌ９一０４
０引 言
在信号处理和参数测量中，常常需要对某些干扰信号进行抑制，从而提高整个系统的信噪比，滤波 器是解决这～问题的关键。传统的滤波器～般采用分立器件来实现，电阻、电容的选取和匹配以及优化 灵敏度等问题非常复杂，而且器件参数容易随时间和温度的变化而产生漂移。ＭＡ）（２６０／２６１／２６２系列可 编程开关电容滤波器，在一个芯片上集成了运算放大器、电阻和电容，设计时已经优化了灵敏度而且匹 配好了元件，因而极大的简化了滤波器的设计，把需要的控制参数加载到芯片以后，几乎不需要外接元 件，就可以方便的实现各种滤波器功能。
收稿日期：２００３一０４—１５ 作者简介：刘建（１９７８一），女，山东德州人，在读研究生，电路与系统
万方数据
２０
杭州电子工业学院学报
２００３年
２ 采用ＭＡＸ２６０系列芯片设计滤波器的流程
第一步滤波器类型的选择。根据实际系统的要求，选择最佳的滤波器类型，如巴特沃斯、切比雪
夫、贝塞尔等，并计算其极点坐标，写出滤波器传输函数，求出每个滤波器的中心频率和品质因数。
５ 结束语
实验说明，用ＭＡｘ２６０系列芯片实现的带通滤波器性能良好、可靠，能够满足激光打靶系统的要求， 而且具有外围元件少、处理速度快、设计简单、处理频带宽以及可编程等优点，从根本上解决了以往的滤 波器性能不稳定、受环境影响大等问题，目前，这个系列的芯片正广泛用于数字信号处理、自适应滤波 器、信号分析等领域中。
（翻Ｅ‰尬眦ｅ，拖ｎｇ勘Ｍ ｈ廊眦ｅ旷劭卿ｒｏｎ记Ｅ蟛撇兀ｎｇ， 胁懵勘Ｍ励彬ｎ昭３１００１８，劬ｉ眦）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｍｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｏｐｅｍｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａＪ砌ａｂｌｅ ｔｅｃｌｌｎｏｌｏｇ）ｒ ｏｆ ｔｈｅ ＭＡｘ２６０／２６ｌ／２６２ ＣＭＯＳ ｄｕａｌ ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ ｕ１１ｉｖｅＩｓａｌ ｓｗｉｔｃｈｅｄ—ｃ印ａｃｉｔｏｒ ａｃｔｉｖｅ ｆｉｌｔｅｒｓ，ｂｅｓｉｄｅｓ，ｇｉｖｅｓ ａｎ ｅｘ砌ｐｌｅ ｗｉｔｈ ＭＡＸ２６２，
第２３卷第６期 ２００３年１２月
杭州电子工业学院学报
ＨＡＮ锄ｏＵ ＪＯＩ『ＲＮ＾Ｉ．０Ｆ
Ｈ、阿Ｔ兀胍ｏＦ
ＥＵＤ：ＩＲＯＮＩＣ ＥＮＧＤ｝ＥＥＲＤｆＧ
Ｖ０１．２３．Ｎ０．６ Ｄｅｃ．２００３
可编程开关电容滤波器及其应用
刘 建，秦会斌
（杭州电子工业学院ＣＡＥ研究所，浙江杭州３１００１８）
摘要：可编程开关电容滤波器ＭＡｘ２６０／２６１／２６２是美国ＭＡ）【】Ｍ公司开发的一种通用有源滤波器，可
表２编程系数及其编程代码
采用图２所示的逻辑输入电路，实现此四阶切比雪夫带通滤波器的子程序如下：
ＭＯｖ Ｐｏ＃００Ｈ／＊滤波器Ａ工作方式设置＊／ ＭＯＶ Ｐｏ＃０１Ｈ／＊滤波器Ａ的中心频率控制字设置＊／
ＭＯＶ ＰＯ＃０２Ｈ ＭＯＶ ＰＯ＃３３Ｈ
Ｍ０ｖ ｐｏ＃０４Ｈ／＊滤波器Ａ的品质因数控制字设置＊／
ＭＯＶ ＰＯ＃１５Ｈ ＭＯＶ ＰＯ＃３６Ｈ ＭＯＶ ｐ０＃１７Ｈ
微书（Ｈｚ）
频率（Ｈｚ）
４．３滤波特性分析
图３带通滤波器的幅频、相频特性
把控制参数通过单片机的ｐ０口加载到ＭＡｘ２６２芯片以后，芯片就可以按要求工作了，上图为此带 通滤波器的幅频和相频特性曲线图，从图中可以看出，滤波器对有用的激光信号既没有放大也没有衰 减，而对１００Ｈｚ的日光灯干扰信号却衰减了７７ｄＢ，使得干扰信号和激光信号相比可以忽略不计，从而保 证了打靶系统的正常工作。
万方数据
第６期
刘建等：可编程开关电容滤波器及其应用
２ｌ
而获得很高的信噪比。
４．１硬件电路设计
ＭＡｘ２６０系列芯片的编程输入总线比较简单，它包括２条数据线Ｄ０，Ｄｌ和４条地址线Ａｏ，Ａ３，另外还
有一条写允许控制线职，电路通过单片机芯片８９Ｃ２０５１的Ｐｏ口对滤波器芯片进行参数设置，具体连接
如图２所示。在滤波器的输出中，可能会由于逻辑输入跃变而产生某些噪声，所以在输入端加了 ７４ＨＣ３７４数据缓冲器来避免产生这种噪声。
２
Ｏ．１
３
１．０
３Ａ
１．０
４
１．１
低通，带通．陷波 低通，带通．高通 低通．带通，高通，陷波 低通．带通，仓通
第三步 加载滤波器。通过单片机或ＰＣ机对滤波器进行编程，需编程的参数有工作模式、时钟频
率和中心频率之比、品质因数，编程控制和编程数据由单片机产生，Ｄ】Ｄｏ是编程数据，Ａ３～Ａ０为编程数
据的存放地址，存储器共有１６个存储单元，前８个单元存储滤波器Ａ的工作参数，后８个单元存储滤波
端 可， 以相 看互出级，联用构舭成６２八实阶现带的通Ｃ一滤信波息器， 加芯 权片滤１波工器作的在通模带式宽ｌ，度芯覆片盖２了工整作在 个模 音式 频４范，围从，滤对波于器抑的制幅由频电特源性产中
生的６０Ｈｚ交流电及其高次谐波干扰非常有效。
４设计实例
激光打靶系统是为改善部队的射击训练方法而研制的一种简单实用的模拟训练器，此系统的关键 是采集激光信号，因为光电探测器输出的激光信号非常微弱，一般在１０ｍｖ伏以内，如果此系统在室外或 外界无其他光源的情况下使用，基本上没有干扰产生，但是如果此系统在室内使用，那么室内日光灯的 光线在光电探测器的输出端会产生一个很大的干扰，经测试，干扰是１００ＨＺ的正弦波，如果采用其他类 型的照明设备（如节能灯、卤素灯等），产生的干扰信号的频率会有所变化，为了能准确的采集激光信号， 必须滤除干扰，因此采用ＭＡｘ２６０系列芯片构成带通滤波器，滤波器的中心频率是激光信号的频率，从
Ｍ０ｖ Ｐ０＃１８Ｈ／＊滤波器Ｂ的工作方式设置＊／ ＭＯｖ Ｐｏ撑０９Ｈ／＊滤波器Ｂ的中心频率控制字设置＊／
ＭＯＶ ＰＯ＃ｌＡＨ Ｍ（）Ｖ Ｉ叼＃３Ｉ仆｛
万方数据
２２
杭州电子工业学院学报２００３年
Ｍ０ｖ Ｐ０｝｝ＯＣＨ／＊滤波器Ｂ的品质因数控制字设置＊／
ＭＯＶ ＰＯ｝｝０ＤＨ ＭＯＶ ｐ０｝｝３ＥＨ ＭＯＶ Ｐｏ＃ｌｎ｛
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
刘建， 秦会斌 杭州电子工业学院CAE研究所,浙江,杭州,310018
杭州电子工业学院学报 JOURNAL OF HANGZHOU INSTITUTE OF ELECTRONIC ENGINEERING 2003，23(6) 1次
参考文献(4条) 1.刘强.郭文 MAXIM热门集成电路使用手册 1997