本期"設(shè)計實例"欄目介紹的一種低功耗儀器用的通用濾波器電路，你可以使用并行端口通過PC 對它進行編程。這種濾波器電路不用數(shù)字式電位器而使用模擬開關(guān)和鎖存器來進行數(shù)字控制（圖1和圖2）。只要在PC上運行簡單的軟件代碼，你就可以配置出一種可靠的設(shè)計，用作低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器，并且還可以選擇所需的中心頻率ω₀（表1）。與類似的可控制設(shè)計（參考文獻1）不同的是，這一設(shè)計是一種每次只有一個輸出的濾波器。很多對功耗敏感的系統(tǒng)并不需要同時濾波功能。


　　這一設(shè)計的論據(jù)是串聯(lián)RLC諧振器可通過其元件提供不同濾波

功能。由于這一設(shè)計基于RLC部件，所以把它轉(zhuǎn)換成PC控制的諧振器并不重要。在圖1中，電感L_P是作為一個PC控制的合成電感來實現(xiàn)的，電感值為L_P=C₂R_PR₃R₅/R₂。式中R_P可取15個電感值中任何一個，視開關(guān)S₁~S₄的狀態(tài)而定（決定于PC端口數(shù)據(jù)位D2~D5）。頻率公式為ω₀=(R₂/C1R_PR₃R₅)^1/2。這樣，你就可以選擇15個有效的頻率值。（這一設(shè)計使用了12個實用的頻率值）。來自PC并行端口的數(shù)據(jù)位D6~D9用來設(shè)置模擬開關(guān)S₅~S₈。這些開關(guān)的狀態(tài)決定了濾波器的類型。


圖1  一個可由PC配置的濾波器使用一個合成電感和幾只模擬開關(guān)來確定濾波器類型和中心頻率



圖2  你在確定濾波器中心頻率時必須考慮到模擬開關(guān)的有限導(dǎo)通電阻。
　　圖3示出了軟件生成的該電路的顯示圖。這一設(shè)計使用9.93千赫的帶通濾波器來進行演示和測試。增加模擬開關(guān)的數(shù)量，可以加寬頻率范圍。另外，你還可以使用另外的開關(guān)來獲得增益可編程性。74573鎖存器具有與PC相連的接口。表1示出了對應(yīng)于一些頻率和濾波器類型選擇的端口/開關(guān)設(shè)置。值得注意的是，模擬開關(guān)（DG308）具有大約為110Ω的有限工作導(dǎo)通電阻；在計算中心頻率時必須把這一電阻考慮進去。對于精密儀器，可以使用工作導(dǎo)通電阻低至30Ω到50Ω的其它開關(guān)。你可以從www.edn.com網(wǎng)站本設(shè)計實例的Web版下載表1。


圖3  對用戶友好的配置屏幕能確定濾波器類型和頻率。
　　參考文獻
　　Gupta, Saurav, and Tejinder Singh, "PC-based configurable filter uses no digital potentiometers," EDN, Jan 23, 2003, pg 76.