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【摘要】用单片机对仪用放大器和可编程滤波器芯片MAx262进行程序控制，可以同时对两路输入信号进行二
4 u( v3 _8 m* E' [阶低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理，滤波器的中心频率在15～50 kHz频率范围内可实现64级程控调节，其Q' L* v# r3 ~; l. t" [$ r' j
值在0．5～64范围内实现128级程控调节。并提出一种可编程控制放大低通滤波系统的方案。
6 E# \% w. l% L
( z, s6 l! D# M# d! x引言一7 _, ]- |* V2 m& ^
在拾取传感器信号中，有两个问题需要解决：(1)传
" S; k# m9 p6 D; u+ z7 Q0 L; a感器信号的幅度小，一般只有仙V加V级。(2)拾取信号的0 I2 i* O `; g5 Q9 H3 g
动态范围宽，有时会出现信号干扰源掩盖有用信号的情
4 X( u. ? {7 z/ K况。为了提高测量精度，同时能够有效地抑制干扰信号，
# |4 t w; Z4 ?4 {# g常常需要高精度的测量放大电路和合适的滤波器。随着
$ f- N8 \ V9 M+ Z& l# X0 qMOS工艺的迅速发展，可编程的增益可控的放大器和单
# H0 m- u: x0 T% V6 p片集成的开关电容滤波器的选择就成了首选。) \. z% M- t) V
1 程控仪用放大器PGA202／2038 v& _/ Y+ D; T5 c
PGA202／203是一个单片增益可控的双端输入仪% G$ r5 _, i& c: a3 S) i
用放大器。图1给出了其内部电路结构。PGA202的编程3 D9 X) u+ j/ ^# R' z# X# }4 _
增益为×1、×10、×100、×1 000，PGA203的编程增益为×
2 ^4 Y( J3 q* j7 R% [1、×2、×4、和×8，两者都是F丌输入，并包含跨导电路，
1 H y8 e0 E7 }1 Y2 @在不同的增益时，带宽几乎一致。由于采用了激光修正8 `4 S. h- U5 |; s0 [4 _
技术，因而增益失调无需用外接元件调整，使用方便。* @4 P+ J# ]2 R! V. }$ p3 o0 Z
该器件可广泛用于自动量程可控电路、数据采集系统7 S2 t" r! z8 t, C; m
和远距离测量仪器当中。( Z$ l8 v1 I9 `% v: y4 l4 ~/ w
在实际的使用中，通常采用PGA202和PGA203组" d. R' ?% }7 _$ J& A2 t& a% ~
成的两级放大器．其放大倍数的范围为l～8 000。两种3 ?; J" G6 U9 i+ {: w8 B! v
放大器的放大倍数均由1、2脚的逻辑电平控制，其放大
0 U; Z, K: W; F) T# C0 x+ B倍数与逻辑电平的关系如表l，由于PGA202／203的输' T; \2 q0 K$ L/ _5 Q
入阻抗非常高，因此在使用时需加偏置电流回路。
3 M1 b" z0 y/ T# ]: I$ w2单片集成开关电容滤波器* ]3 C0 t' Y% O( M& v) v
随着MOS工艺的迅速发展，由美信公司(MAXIM)
# {! y% j0 ~% u+ b* o1 H生产的可编程滤波器芯片MAX262可以通过编程对各0 n. } ]5 p6 w; R. q
种低频信号实现低通、高通、带通、带阻以及全通滤波
2 s5 z6 { E: y0 F处理，而且滤波的特性参数如中心频率、品质因数等都
* I# O+ U% ~# e0 A. S可以通过编程进行设置。这样就避免了传统的有源滤( S1 G% N" C' L" [" {& L
波器电路需要有较大的电容和精确的RC时间常数而9 n- |$ T2 }. A# h
且设计和调试都比较麻烦的难题。" y9 E' _( l% x% C' Z
(1)MAX262的内部结构。MAX262主要由放大器、
/ e; h) I8 W6 `# X, V- V! l4 r积分器、电容切换网络(SCN)和工作模式选择器组成。
( f! J5 M. m9 e- C9 Q" p8 w/ O积分器、电容切换网络(SCN)和工作模式选择器分别 ]5 i1 V4 k( a" |& G' z
由编程数据M0一M1，F0一F5和Q0～Q6控制。MAX262内
; j. A/ A" V; Y8 ]' z! O) `9 q* |部有两个二级滤波器．滤波器A和B可以单独使用，也
0 ?' n- m! M" C可以联成四阶滤波器使用。芯片的使用非常灵活，但它
9 n3 i) n* g" [$ [: B, [们均受同一组编程数据的控制。9 K5 H' d6 S2 I6 @5 Q5 U
MAX262芯片的工作频率为1～140 kHz。当时钟频
4 i/ z: `, f4 i* z9 N! ]率为4 MHz，工作模式选择为模式3时，芯片可以对140
. ~' O9 e0 b9 r* x& ~kHz的输入信号进行滤波处理。其它工作模式的最高
) F) p3 o5 ^7 Z, F5 A0 K# H工作频率为100 kHz。滤波器A和B可以采用内部时钟，; o- j5 K! u8 C/ w% a- k0 _
也可以采用外部时钟。外部时钟分别从芯片的引脚
% C6 z* l! F4 S; [CLKA、CLKB引入，对外部时钟无占空比要求。如果要
3 g1 G8 H7 e/ h& r7 z对更低频率的信号进行滤波处理，可采用MAX260芯) D; ]3 o+ v0 G# z: U- T
片，它的工作频率为0．01～7．5 kHz。输入的低频信号可 U* x+ l9 j+ s/ H }
以直接送到MAX260芯片的输入端(即INA或INB引) {+ ]- ~% d, l
脚)，输入信号的幅度范围为OV～+5V。( q# G t2 ~- t% m0 C
MAX262芯片有3个编程参数：中心频率而、9值和$ c7 t& d, I/ @) q6 `1 C f8 i S( P
工作模式。中心频率由编程数据加～巧控制，共64个不
; @, N7 m/ X9 [& w2 t/ \2 s同的二进制数据，每个数据对应一个时钟频率尼腩与中
: A/ \/ Z1 \4 \5 m1 Q& W心频率而的比值．厶／．届。Q值由编程数据Q。～Q，控制，共. a& L8 Z7 Z6 d( }5 k( Z5 p, q
128个不同的二进制数据，每个数据对应一个p值，最. b3 \3 V, j2 c# D8 {
小的p值为O．5，最大的9值为64。工作模式由编程数据+ w6 |: t- [' W$ t @1 V5 ?
眠、肘。控制，分别对应工作模式1、2、3和4。模式1和模
" S2 n! F L2 }7 `' ^式2可以实现低通、带通和带阻滤波，只是该模式可以0 y# z. e! B" O- N* T+ J* i3 c3 p b
获得最高的p值；模式3是唯一可以实现高通滤波的模) k% M: m) ?) d" ~
式：而只有模式4才能实现全通滤波，它和模式3也可以# q; W( X+ W: b) y1 ? W
实现低通和带通滤波。在一些文献中给出了MAX262
( M' R) @0 ?7 ]芯片的氏／．届与编程数据R～凡以及编程数据Qo—Q，与Q
' F8 `% ?1 |' H' X' L2 n7 M4 d+ s值的对应关系。
a0 c. v; |' m, S( E+ d在系统实现时，可以采用查表的方法获得编程数% V- Q& ~) p0 q2 n
据，也可采用本文提供的计算方法来获得编程数据R～7 l, |! r( k2 W2 {: ~4 B
凡。编程参数内、p值和工作模式确定以后，只要将相2 |7 t& G$ l [
应的编程数据装人MAX262芯片内部的寄存器，滤波
; n3 Y! n; T8 }9 G" u器的类型和频率特性也就确定了。
: R! R4 w4 x) K) W(2)编程数据获得方法。MAX262的地址A。~A，与; G/ b* Y |4 m0 C8 y+ N
数据Do~D，的关系见表2。表中每个滤波器的工作模式、6 f0 P9 S3 V/ u! W6 [
中心频率、p值所需编程数据均需要分8次写入
/ d2 `$ R" T0 C& `MAX262的内部寄存器才能完成设置。: ~6 u& T3 \: b% v8 {
* |: e4 z( n( _' C& q
6 [( V' H- R1 J/ A8 c+ n附件下载：
* X& O' Q9 v1 a% ]* g3 ?9 ` j+ f) E
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发表于 2020-1-15 14:27
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