程控濾波�濾波器輸入端采用同相放大電路�(jìn)行阻抗匹�,使輸入電阻�(dá)到兆歐數(shù)量級(jí)。該系統(tǒng)主要�3�(gè)部分組成:人�(jī)交互模塊、雙二階�(huán)路濾波模�、可變電阻模塊�
雙二階環(huán)濾波器電路的截止頻率與Q值由其中某些電阻�電容值決�,且兩參�(shù)相互�(dú)立。R-2R梯形�(wǎng)�(luò)、電流輸出型DAC可等效為阻值僅受輸入數(shù)�(jù)控制的電�。通過(guò)�單片�(jī)控制的DAC作為等效電阻�(lái)控制濾波器的截止頻率和Q�,可�(shí)�(xiàn)濾波器參�(shù)精確程控,且濾波器參�(shù)�(diào)節(jié)的精度隨著DAC位數(shù)的增加而增�。該方案可由同一電路�(chǎn)生高�、低�、帶通、帶阻濾波器,節(jié)約了硬件資源,從而有效地降低�(shè)�(jì)成本�
�(cè)量系�(tǒng)從傳感器拾取的信�(hào)中,往往包含有噪聲和許多與被�(cè)量無(wú)�(guān)的信�(hào),并且原始的�(cè)量信�(hào)�(jīng)傳輸、放�、變�、運(yùn)算及各種其他的處理過(guò)�,也�(huì)混入各種不同形式的噪聲,從而影響測(cè)量精�。這些噪聲一般隨�(jī)性強(qiáng),很難從�(shí)域中直接分離,但限于其產(chǎn)生的�(jī)理,其噪聲功率是有限�,并按一定的�(guī)律分布于頻域某一特定的頻帶中。信�(hào)分離電路一般采用濾波器�(shí)�(xiàn)噪聲的抑制,提取所需的測(cè)量信�(hào)。但是系�(tǒng)中采用的濾波器的形式和截止頻率往往是固定的,很難做到可�(diào),這就給系�(tǒng)的設(shè)�(jì)帶來(lái)一定的不便。然�,開(kāi)�(guān)電容濾波器的使用可以很好地解決這一�(wèn)�,但是開(kāi)�(guān)電容濾波器的�(jià)格較�,會(huì)提高系統(tǒng)的設(shè)�(jì)成本.
本系�(tǒng)的核心部分為雙二階環(huán)路濾波器,雙二階�(huán)路濾波器利用兩�(gè)以上由加法器、積分器等組成的�(yùn)算放大電�,根�(jù)所要求的傳遞函�(shù),引入適�(dāng)?shù)姆答�?gòu)成濾波電�。其突出的特�(diǎn)是電路靈敏度�,因而特性穩(wěn)�,并可實(shí)�(xiàn)多種濾波功能,經(jīng)適當(dāng)改�(jìn)還可以減少運(yùn)算放大器的數(shù)�。本系統(tǒng)采用了TI公司的四通道�(yùn)放OPA404,設(shè)�(jì)了一�(gè)雙二階環(huán)濾波電路。OPA404是一款四路高速精密運(yùn)算放大器,其帶寬可達(dá)* MHz,電壓擺率可�(dá)35 V/s,可以實(shí)�(xiàn)本系�(tǒng)的設(shè)�(jì)要求,電路原理圖如圖2所��
該系�(tǒng)利用�(shù)字合成信�(hào)�、雙蹤示波器、仿真機(jī)、交流電壓表�(jìn)行了�(cè)�。調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的頻率,并利用交流電壓表記錄輸出電壓的有效�,將�(shí)際測(cè)量值和�(yù)置值�(jìn)行對(duì)比和分析�
�(duì)于低通或者高通濾波器,預(yù)置其Q�(品質(zhì)因數(shù))�0�707。測(cè)試結(jié)果表明,濾波器截止頻率在100 Hz�50 kHz可調(diào),實(shí)際測(cè)量的截止頻率與設(shè)置值誤差小�1�。在濾波器的阻帶�(nèi),達(dá)�10倍頻�40 dB衰減的效�,通帶�(nèi)起伏小于0�5 dB�
�(duì)于帶通或者帶阻濾波器,預(yù)置其Q值為5,測(cè)試結(jié)果表�,濾波器中心頻率�600 Hz�7�2 kHz范圍�(nèi)可調(diào),實(shí)際測(cè)量的Q值與�(yù)置值誤差小�3��
系統(tǒng)軟件采用模塊化和層次化的�(shè)�(jì)思想。采用模塊化方法,即是對(duì)某一硬件模塊�(jìn)行控制時(shí),只需�(diào)用相�(yīng)的控制模塊即可。模塊內(nèi)采用層次化設(shè)�(jì),把底層的硬件接口處理編制為�(dú)立底層子程序,并向上提供處理的數(shù)�(jù),且�(duì)上層功能模塊屏蔽底層硬件接口部分。,主程序只需要調(diào)用相�(guān)的功能模塊就可以方便�(gòu)建系�(tǒng)�
本系�(tǒng)的軟件部分主要由單片�(jī)組成,其中主要包括系�(tǒng)的初始化、中斷的響應(yīng)和中斷的處理。該�(shè)�(jì)的功能實(shí)�(xiàn)以鍵盤的按鍵中斷為主線,通過(guò)讀入用戶輸入的鍵�,在相應(yīng)的中斷響�(yīng)函數(shù)中以總線的方式與外部硬件電路�(jìn)行數(shù)�(jù)的交�,實(shí)�(xiàn)�(duì)濾波器截止頻�(中心頻率)以及Q值的�(shè)�。系�(tǒng)軟件流程�(jiàn)�3�