基于单片机控制的程控有源滤波器电路

有源滤波器广泛应用于数字信号处理、通信、自动控制领域,但设计可变宽频带有源滤波器则比较困难。利用单片机控制参数可编程的双二阶通用开关电容有源滤波器,精确设置有源滤波器的中心频率fO,品质因数Q及有源滤波器的工作方式。 【有源滤波器概述】 有源滤波器是一种在电子电路中广泛应用的信号处理工具，主要用于数字信号处理、通信和自动控制等领域。其主要功能是通过选择性地放大或衰减不同频率成分的信号，以达到滤波、整形、选频等目的。然而，设计一个可变宽频带的有源滤波器是一项技术挑战，因为它需要精确控制滤波器的参数，如中心频率（fO）、品质因数（Q）和工作模式。 【单片机控制的程控有源滤波器】 针对这个挑战，可以采用单片机（如51单片机）来控制参数可编程的双二阶通用开关电容有源滤波器。这种设计允许通过编程来灵活设置滤波器的特性，从而实现中心频率、品质因数以及工作模式的精确设定。51单片机因其低成本、高性能和广泛可用的开发资源，成为此类应用的理想选择。 【开关电容有源滤波器工作原理】 开关电容有源滤波器的基本工作原理是利用高速开关电容器来模拟可变电阻，实现滤波功能。在一个典型的二阶滤波器中，开关电容器在时钟脉冲的控制下进行充放电，通过调整时钟频率，可以改变滤波器的截止频率。这种方式的优点在于，滤波器的频率响应取决于时钟周期和电容比值，而不是电容的绝对值，因此易于实现小容量电容的集成。 【MAX262双二阶通用开关电容有源滤波器】 MAX262是Maxim公司生产的一种集成双二阶滤波器和独立运算放大器的芯片。该芯片提供多种工作模式和参数设置，可以通过D0D1、A0~A3端口在WR上升沿写入，以配置滤波器的中心频率fO和品质因数Q。例如，通过F0~F5和Q0~Q6控制字，可以选择不同的工作模式（LP、BP、HP、AP等）和频率范围（1 Hz~140 kHz）。 【硬件电路设计】 设计的程控有源滤波器硬件电路包括89C51单片机、8279键盘显示器和8254可编程计数器，它们共同为MAX262提供控制信号和精确的时钟频率。8254的高计数能力确保了时钟频率的准确性和灵活性，满足了低通和高通滤波器的不同需求。通过调整滤波器A和B的工作方式，可以实现低通和高通滤波器的功能，并满足特定的幅频特性要求。 【总结】 基于单片机的程控有源滤波器电路设计结合了开关电容滤波器的优势，实现了频率特性的动态调整，适用于各种信号处理应用。通过精细的参数设置和灵活的硬件配置，这种设计为实际工程提供了极大的便利，满足了在不同频率范围内对信号进行精确滤波的需求。