在自動控制設備和遙控設備中。經常需要改變濾波器的特性。如果在多通道系統中,各通道共用一套儀器放大器,每一通道又含有不同的已知雜訊時.則系統中除了設計程式控制增益放大器外.還必須設計可程式控制的濾波器。圖1表示具有程式控制增益和程式控制濾波器的數據採集系統。
什麼是程式控制濾波器?所謂程式控制濾波器就是用二進位數字碼來控制濾波器的傳輸函數,達到改變濾波器特性的目的。現討論如下:
程式控制低通濾波器
圖2表示程式控制低通濾波器的原理圖,基準電壓VR由電壓跟隨器A1提供。由於
所以
(1)
D/A轉換器的輸出電流
(2)
式中N= ,R為R-2R解碼網路電阻。
輸出電流Io向電容C充電,於是輸出電壓為
(3)
將式1、3代入式2,得:
則該濾波器的傳輸函數為:
(4)
式中ωp為該電路中的極點,
式4為一階低通濾波器的傳輸函數,控制數字量N就使ωp變化,即完成了程式控制低通濾波器的特性。
上圖表示另外一種形式的程式控制低通濾波器,圖中運放A構成比例加法器;運放B構成積分器;運放C將D/A的電流轉換為電壓。運放B輸出電壓VOB(jω)作為D/A轉換器的基準電壓。
Vo(jω)=-VOB(jω)*N (5)
式中,N為二進位數字量。
運放B將運放A的輸出信號VOA(jω)積分后,輸出電壓為
(6)
式中τ4=R4C
而運放A將Vin(jω)和Vo(jω)兩信號相加后反相輸出:
(7)
將式6,7代入式5,可解出Vo(jω)與Vin(jω)的關係
(8)
傳輸函數為
(9)
設K=R2/R1,ωp=R3N/R2R4C,
則式9可寫為
(10)
顯然式10為一階低通濾波器的傳輸函數,改變二進位數N,就能改變其濾波特性,達到程式控制濾波的目的。
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