1、1可编程滤波器的设计摘 要：在电子电路中，滤波器是不可或缺的部分，其中有源滤波器更为常用。一般有源滤波器由运算放大器和 RC 元件组成，对元器件的参数精度要求比较高，设计和调试也比较麻烦。美国 Maxim 公司生产的可编程滤波器芯片 MAX262 可以通过编程对各种低频信号实现低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理，且滤波的特性参数如中心频率、品质因数等，可通过编程进行设置，电路的外围器件也少。本文介绍 MAX262 的情况以及由它构成的程控滤波器电路。 关键词：编程 滤波器 设计 一、MAX262 芯片介绍 MAX262 芯片是 Maxim 公司推出的双二阶通用开关电容有源滤波器，可通过微处
2、理器精确控制滤波器的传递函数（包括设置中心频率、品质因数和工作方式） 。它采用 CMOS 工艺制造，在不需外部元件的情况下就可以构成各种带通、低通、高通、陷波和全通滤波器。 二、方案的论证和设计 程控放大器的设计 1.利用数字电位器，通过单片机改变负反馈的阻值，进而改变放大倍数，优点电路结构简单，灵活；缺点是精度不够高。 2.利用选择电路，选通某条支路，由于使用的是分立元件，匹配度高，可以使放大倍数的精度大大提高，却也有电路复杂的缺点，由于本2设计任务的精度要求，因而选择此种方案。 三、程控滤波器的设计 滤波器设计有很多种，但主要分为数字滤波电路和模拟滤波电路。 1.采用 FIR 数字滤波器。
3、数字滤波器解决了模拟滤波器所无法克服的电压漂移，温度漂移和噪声等问题，但由于计算量过大，且由于未系统学习过 FIR，故不选用。 2.采用有源 RC 滤波电路，使用数字电位器控制电阻值，从而可以改变电路的滤波特性。特点电路简单灵活，缺点是精度不够， 3.采用专门的开关电容滤波集成芯片。MAX262 是 CMOS 双二阶通用开关电容有源滤波器由微处理器精确控制滤波函数可构成各种带通低通高通陷波和全通配置且不需外部器件，功能强大，易于掌控。故选用此种方案。 四、幅频特性电路的设计 幅频特性是指幅度随频率的变化的关系；主要原理是控制扫描信号的频率变化，检测出幅度的变化；对于幅度的检测，传统方案是使用A
4、D，将检测的数据传入控制器，由控制器对数据进行处理，然后 DA 输出。此种方案复杂，繁琐，精确度不高。现采用检测真有效值芯片LTC1966，LTC1966 可以检测交流信号的真有效值具有高精确度，总误差小于 0.25%。 滤波电路采用 MAX262 是 CMOS 双二阶通用开关电容有源滤波器由微处理器精确控制滤波函数可构成各种带通、低通、高通、陷波和全通配置且不需外部器件。 3由于内部参数的选择，采用由 FPGA 分频产生四时钟输入，单片机电路负责向 MAX262 输入控制信号和数据。 我们采用椭圆形归一化 LPF 的设计方法。我们选择带内起伏量为1.0db 阻带频率为通带频率的 4.0 倍。
5、带内起伏量为 1db 时，阻带内有一个限波点的椭圆型归一化 LPF 的设计数据。 待设滤波器截止频率与基准滤波器截止频率的比值 M 为： M = 50k / （ 1 / 2 ） = 314159 对基准滤波器的所有元件值除以 M，得到截止频率已变换成待设计滤波器的截止频率 160khz 时的元件参数。 C1（new）= C1（old）/ M =6.31355F C2（new）= C2（old）/ M =156.258nF L3（new）= L3（old）/ M =3.06374H 待设滤波器的特征阻抗与基准频率器特征阻抗的比值 K 为： K = 51 / 1 =51 将所有的电感元件值乘以 K
6、 ，将所有的电容值除以 K 。这样，便得到了待设计的特征阻抗为 51，且截止频率为 50K 的四阶椭圆滤波器。C1（new）= C1（old）/ K =123.79 nF C2（new）= C2（old）/ K =3.0639nF L3（new）= L3（old） K =156.25H 实际电路模块见附录二。 五、幅频特性电路 4幅频检测电路基本原理是通过扫描不同频率，通过目标电路，然后检测幅值，显示输出幅值的过程。 扫描频率电路使用 FPGA 产生的 DDS 电路，基本输出为 10HZ 到200KHZ，利用单片机控制 DDS 的控制字产生步进为 10KHZ 的扫描频率。 幅值检测电路利用专用
7、芯片 LTC1966，LTC1966 可以检测交流信号的真有效值具有高精确度，总误差小于 0.25%幅度检测电路见附录二。 系统测试： 1.测试使用仪器：pc 机，数字示波器 TDS1002，F10A 型函数信号发生器，直流稳压源 LPS-305，DF2172A 交流毫伏表。 2.系统整机调试： 2.1 程控放大器测试： 测试方案：输入电压振幅为 10mv，调节放大倍数，分别测量输出电压。 经测得，在 50db 以下时，通带包含 100 Hz40khz，60db 通带在100-37.5khz。增益 10dB 步进可调，放大器输出电压无明显失真。 2.2 程控滤波器设计 测试方法：跟据截至频率的
8、定义，我们取通带电平下降到-3db 的频率点，并分别测出信号频率为高通截止频率一半，低通截止频率二倍，放大电路增益为 40dB 时，总体电路的增益，电路数据使用交流毫伏表测量。 2.3 简易幅频特性仪 测试方案：将简易幅频特性仪通过一目标电路，将输出接示波器； 5本设计任务中，我们完成了简易幅频特性仪的设计，性能达到了目标要求； 总结： 我们很好完成了可控放大电路，可控滤波电路等基本要求，可控放大电路能在 0db 到 60 db 可调，精度达到了我们的要求，可控滤波电路能选择高低通设置，并且在 1khz 到 40khz 可调，精度达到 1%，此外，我们很好的发挥了四阶椭圆滤波器的设计和简易幅频
9、特性仪，并和好达到设计要求。 采用单片机 AT89C52 完成对可编程滤波器 MAX262 的控制.能很好地实现有源滤波器的设计工作；这种程控滤波器具有使用灵活、调试容易及工作性能稳定等特点。它只要 1 片 MAX262 通过滤波器 A 和 B 的缀联就能很容易完成四阶滤波器电路的设计。另外，还可以通过对 AT89C52 的ALE 信号进行倍频和分频，实现对 MAX262 的所有工作频率范围的覆盖。该电路稍加改动后，还可通过对不同参数和 N 值的设置，来实现全通、低通、高通、带阻等滤波器的设计。 参考文献： 1蒋瑜， 陈循， 杨雪， 阮启明. 基于 MAX262 的程控滤波器的实现J. 电测与
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