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概述

基於單片機控制的程式控制有源濾波器電路原理圖1有源濾波器廣泛應用於數字信號處理、通信、自動控制領域,但設計可變寬頻帶有源濾波器則比較困難。利用單片機控制參數可編程的雙二階通用開關電容有源濾波器,精確設置有……

基於單片機控制的程式控制有源濾波器電路原理圖

1 有源濾波器廣泛應用於數字信號處理、通信、自動控制領域,但設計可變寬頻帶有源濾波器則比較困難。利用單片機控制參數可編程的雙二階通用開關電容有源濾波器,精確設置有源濾波器的中心頻率f0,品質因數Q及有源濾波器的工作方式。
2 開關電容有源濾波器工作原理
開關電容有源濾波器的基本原理是在電路兩節點之間接具有高速開關的電容器,等效於兩節點之間連接一隻電阻。圖1(a)是一個有源RC積分器,圖1(b)是採用一隻接地電容C1和CMOS開關T1、T2替代輸入電阻R1.圖1(c)是不重疊的兩相時鐘脈衝,用於驅動T1、T2、時鐘頻率fCLK高於信號頻率。當φ1為高電平時,T1導通(視短路)而T2截止(視開路),此時C1與輸人信號V1相連並充電(如圖1(d)所示),即有電荷qc1=ClV1.當φ2為高電平時,T1截止而T2導通,此時C1與輸入信號V1斷開而接至運算放大器的輸入端,C1放電,充電電荷qc1傳輸至C2.每一時鐘周期TC內,從信號源提取的電荷qc1=C1V1提供至積分電容器C2.因此,在節點1、2之間流過的平均電流為iav=C1V1/TC。若TC足夠短,可近似認為這一過程是連續的,因而可在兩節點間定義一隻等效電阻Req,即Req=VI/iav和Req=TC/C1。這樣可得到等效積分器時間常數τ,即τ=C2Req=TcC2/C1.顯然,濾波器頻率響應的時間常數τ取決時鐘周期TC和電容比值C2/C1,而與電容的絕對值無關,集成電路工藝製作小容量電容易於實現。當電容比值恆定時,改變時鐘頻率,就可改變濾波器的截止頻率,即開關電容濾波器的基本工作原理。

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