单片机控制的双路有源滤波器设计

;;; 摘要：用单片机对可编程滤波器芯片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15kHz～50kHz频率范围内实现64级程控调节，其Q值在0.5～64范围实现128级程控调节。 ;;; 关键词：MAX262 单片机 滤波器 在工业自动化的许多领域都要使用滤波器。一般有源滤波器均由运算放大器和RC元件组成，对元器件的参数精度要求比较高，设计和调试都比较麻烦。美信公司（MAXIM）生产垢可编程滤波器芯片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，而且滤波的特性参数如中心频率、品质因数等也可以通过编程进行设置。 有源滤波器一般通过改变RC网络参数来改变频率特性，采用运算放大器和可切换元件参数的RC网络，可以用同一电路组成各种频率特性的滤波器。美信公司的可编程滤器芯片采用编程数据来完成RC网络的切换。 1 MAX262芯片介绍 （1）内部结构 MAX262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（SCN）和工作模式选择器分别由编程数据M0M1，F0～F5和Q0～Q6控制。MAX262内部有两个二级滤波器，滤波器A和B可以单独使用，也可级联成四阶滤波器使用。芯片的使用非常灵活，但它们均受同一组编程数据的控制。

;;; MAX262芯片的工作频率为1Hz～140kHz。当时钟频率为4MHz，工作模式选择为模式3时，芯片可以对140kHz的输入信号进行滤波处理。其它工作模式的最高工作频率为100kHz。滤波器A和B可以采用内部时钟，也可以采用外部时钟。外部时钟分别从芯片的引脚CLKA、CLKB引入，对外部时钟无占空比要求。如果要对更低频率的信号进行滤波处理，可采用MAX260芯片，它的工作频率为0.01Hz～7.5kHz。输入的低频信号可以直接送到MAX260芯片的输入端（即INA或INB引脚），输入信号的幅度范围为0V～+5V。 （2）编程参数 MAX262芯片有三个编程参数：中心频率f0、Q值和工作模式。 中心频率由编程数据F0～F5控制，共64个不同的二进制数据，每个数据对应一个时钟频率fclk与中心频率f0的比值fclk/f0。在文献[1]的表2中给出了MAX262芯片的fclk/f0与编程数据F0～F5的对应关系。在系统实现时，可以采用查表的方法获得编程数据。本文采用计算的方法来形成编程数据F0～F5。 Q值由编程数据Q0～Q7控制，共128个不同的二进制数据，每个数据对应一个同的Q值，最小的Q值为0.5，最大的Q值为64（如果芯片工作在模式2则可达90.5）。在文献[1]的表3中给出了编程数据Q0～Q7与Q值的对应关系。 工作模式由编程数据M0M1控制，分别对应工作模式1、2、3和4。模式1可以实现低通、带通和带随滤波；模式2基本与模式1相同，只是该模式可以获得最高的Q值；模式3是唯一可以实现高通滤波的模式；而只有模式4才能实现全通滤波，它和模式3也可以实现低通和带通滤波。 编程参数f0、Q值和工作模式确定以后，只要将相应的编程数据装入MAX262芯片内部的寄存器，滤波器的类型和频率特性也就确定了。 2 单片机硬件设计 MAX262芯片的编程输入总线比较简单，它包括2条数据线D0D1，4条地址线A0～A3，另外还有一条写允许控制线WR。单片机采用内部有4K