一种可编程二阶有源低通滤波器的制作方法

1.本实用新型涉及信号处理及数据采集技术领域,尤其是一种可编程二阶有源低通滤波器。


背景技术：

2.数据采集广泛应用于工业、农业、军事、航天航空及人们日常生活的方方面面，在数据采集的过程中，需要使用滤波器滤除信号中的干挠信号，以提取有用及有效的信号；滤波器分为无源滤波器和有源滤波器两种。
3.无源滤波器电路结构简单，易于设计，但它的放大倍数及其截止频率随负载变化而变化，因而不适于信号处理要求高的场合；而有源滤波器电路的负载不影响滤波特性，因而常用于信号处理要求较高的场合，由于数据采集系统对信号处理要求很高，故常用有源滤波器，在实际的应用中，常常要求滤波器的截止频率可调，虽然集成滤波芯片可以满足要求，但集成滤波芯片对滤波器的指标有一定的限制，往往难以满足实际设计需求，而且价格昂贵。
4.因此，对于上述问题有必要提出一种可编程二阶有源低通滤波器。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供了一种可编程二阶有源低通滤波器，以解决上述问题。
6.一种可编程二阶有源低通滤波器，包括运算放大电路和电容切换电路，所述运算放大电路包括运算放大器芯片，所述运算放大器芯片的第二管脚接运算放大器的第六管脚，所述运算放大器芯片的第三管脚依次通过第二电阻连接第一电阻，所述运算放大器芯片的第四管脚连接电源负极，所述运算放大器芯片的第七管脚连接电源正极，所述电容切换电路的b1端连接第二电阻的一端，所述电容切换电路的b2端连接第二电阻的另一端。
7.优选地，所述电容切换电路包括多路复用器芯片，所述多路复用器芯片的第三管脚接电源负极，所述多路复用器的第四管脚通过第一电容接b1端，所述多路复用器芯片的第五管脚通过第三电容接b1端，所述多路复用器芯片的第六管脚通过第五电容接b1端，所述多路复用器芯片的第六管脚通过第五电容接b1端。
8.优选地，所述多路复用器芯片的第九管脚接地，所述多路复用器芯片的第十管脚通过第八电容接b2端，所述多路复用器芯片的第十一管脚通过第六电容接b2端，所述多路复用器芯片的第十二管脚通过第四电容接b2端，所述多路复用器芯片的第十三管脚通过第二电容接b2端。
9.优选地，所述多路复用器芯片的第十四管脚接电源正极，所述多路复用器芯片的第十五管脚接地。
10.优选地，所述多路复用器芯片采用adg5409型多路复用器。
11.优选地，所述运算放大器芯片采用opa140运算放大器。
12.与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型由运算放大电路和电容切换电路组成，改变电容切换电路的电容值时，二阶有源低通滤波器电路的截止频率相应发生改变，从而改变滤波器的截止频率，多路复用器adg5409和运算放大器opa140应用广泛，搭建二阶有源低通滤波器电路简单，提高对多种采集信号的适应能力，以达到良好的滤波效果；运用灵活，可适应性强；可编程，截止频率可调，成本低。
附图说明
13.图1是本实用新型的可编程二阶有源低通滤波器结构图；
14.图2是本实用新型的电容切换电路图。
具体实施方式
15.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
16.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
17.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
18.以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
19.如图1并结合图2所示，一种可编程二阶有源低通滤波器，包括运算放大电路和电容切换电路，所述运算放大电路包括运算放大器芯片u2，所述运算放大器芯片u2的第二管脚接运算放大器芯片u2的第六管脚，所述运算放大器芯片u2的第三管脚依次通过第二电阻r2连接第一电阻r1，所述运算放大器芯片u2的第四管脚连接电源负极(电源15v)，所述运算放大器芯片u1的第七管脚连接电源正极(电源15v)，所述电容切换电路的b1端连接第二电阻r2的一端，所述电容切换电路的b2端连接第二电阻r2的另一端。
20.进一步的，所述电容切换电路包括多路复用器芯片u1，所述多路复用器芯片u1的第三管脚接电源负极，所述多路复用器芯片u1的第四管脚通过第一电容c1接b1端，所述多路复用器芯片u1的第五管脚通过第三电容c3接b1端，所述多路复用器芯片u1的第六管脚通过第五电容c5接b1端，所述多路复用器芯片u1的第六管脚通过第五电容c5接b1端。
21.进一步的，所述多路复用器芯片u1的第九管脚接地，所述多路复用器芯片u1的第
十管脚通过第八电容c8接b2端，所述多路复用器芯片u1的第十一管脚通过第六电容c6接b2端，所述多路复用器芯片u1的第十二管脚通过第四电容c4接b2端，所述多路复用器芯片u1的第十三管脚通过第二电容c2接b2端。
22.进一步的，所述多路复用器芯片u1的第十四管脚接电源正极，所述多路复用器芯片u1的第十五管脚接地。
23.进一步的，所述多路复用器芯片u1采用adg5409型多路复用器。
24.进一步的，所述运算放大器芯片u2采用opa140运算放大器。
25.与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型由运算放大电路和电容切换电路组成，改变电容切换电路的电容值时，二阶有源低通滤波器电路的截止频率相应发生改变，从而改变滤波器的截止频率，多路复用器adg5409和运算放大器opa140应用广泛，搭建二阶有源低通滤波器电路简单，提高对多种采集信号的适应能力，以达到良好的滤波效果；运用灵活，可适应性强；可编程，截止频率可调，成本低。
26.工作原理：
27.可编程二阶有源低通滤波器电路a，b，c为电路节点，多路复用器芯片u1的第一管脚、第二管脚、第十六管脚对应网络标号a0、en、a1，可以接至单片机或fpga的io脚，通过单片机或fpga的io来控制多路复用器芯片u1的第一管脚、第二管脚、第十六管脚电平的高低。
28.当多路复用器芯片u1的第二管脚en为高电平，多路复用器芯片u1的第一管脚a0，多路复用器芯片u1的第十六管脚a1均为低电平时，多路复用器芯片u1的第四管脚s1a与多路复用器芯u1的8脚da导通，多路复用器芯u1的第十三管脚s1b与多路复用器芯u1的第九管脚db导通，此时第一电容c1接至电路中的节点a与节点b之间，第二电容c2接至电路中节点b跟地之间。
29.当多路复用器芯片u1的第二管脚en为高电平，多路复用器芯片u1的第一管脚a0为高电平,多路复用器芯片u1的第十六管脚a1为低电平时，多路复用器芯片u1的第五管脚s2a与多路复用器芯片u1的第八管脚da导通，多路复用器芯片u1的第十二管脚s2b与多路复用器芯片u1的第九管脚db导通，第三电容c3接至电路中的节点a，节点b之间，第四电容c4接至电路中的节点b跟地之间。
30.当多路复用器芯片u1的第二管脚en为高电平，多路复用器芯片u1的第一管脚a0为低电平，多路复用器芯片u1的第十六管脚a1为高电平时，多路复用器芯片u1的第六管脚s3a与多路复用器芯片u1的第八管脚da导通，多路复用器芯片u1的第十一管脚s3b与多路复用器芯片u1的第九管脚db导通，电容c5接电路中的节点a与节点c之间，第六电容c6接至电路中的节点b跟地之间。
31.当多路复用器芯片u1的第二管脚en为高电平，多路复用器芯片u1的第一管脚a0为高电平，多路复用器芯片u1的第十六管脚a1为高电平时，多路复用器芯片u1的第七管脚s4a与多路复用器芯片u1的第八管脚da导通，多路复用器芯片u1的第十管脚s4b与多路复用器芯片u1的第九管脚db导通，第七电容c7接至电路中的节点a，节点b之间，第八电容c8接至电路中的节点b跟地之间。
32.第一电容c1与第二电容c2一组，第三电容c3与第四电容c4一组，第五电容c5与第六电容c6一组，第七电容c7与第八电容c8一组，当每一组取不同值时，可以获得四组截止频率；如：c1＝18nf,c5＝8.2nf时，根据二阶低通滤波器截止频率的计算公式
可以计算出f0＝8khz,同理，当c2＝12nf,c6＝5.6nf时，f0＝10khz,依此类推，可以有四组不同的截止频率，实现了低通滤波器截止频率可调的功能。
33.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。