本期"設(shè)計(jì)實(shí)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(guò)PC 對(duì)它進(jìn)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(kāi)關(guān)和鎖存器來(lái)進(jìn)行數(shù)字控制（圖1和圖2）。只要在PC上運(yùn)行簡(jiǎn)單的軟件代碼，你就可以配置出一種可靠的設(shè)計(jì)，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(jì)（參考文獻(xiàn)1）不同的是，這一設(shè)計(jì)是一種每次只有一個(gè)輸出的濾波器。很多對(duì)功耗敏感的系統(tǒng)并不需要同時(shí)濾波功能。


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

功能。由于這一設(shè)計(jì)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(gè)PC控制的合成電感來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電感值為L(zhǎng)_P=C₂R_PR₃R₅/R₂。式中R_P可取15個(gè)電感值中任何一個(gè)，視開(kāi)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(gè)有效的頻率值。（這一設(shè)計(jì)使用了12個(gè)實(shí)用的頻率值）。來(lái)自PC并行端口的數(shù)據(jù)位D6~D9用來(lái)設(shè)置模擬開(kāi)關(guān)S₅~S₈。這些開(kāi)關(guān)的狀態(tài)決定了濾波器的類型。


圖1  一個(gè)可由PC配置的濾波器使用一個(gè)合成電感和幾只模擬開(kāi)關(guān)來(lái)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(shí)必須考慮到模擬開(kāi)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(jì)使用9.93千赫的帶通濾波器來(lái)進(jìn)行演示和測(cè)試。增加模擬開(kāi)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(kāi)關(guān)來(lái)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(duì)應(yīng)于一些頻率和濾波器類型選擇的端口/開(kāi)關(guān)設(shè)置。值得注意的是，模擬開(kāi)關(guān)（DG308）具有大約為110Ω的有限工作導(dǎo)通電阻；在計(jì)算中心頻率時(shí)必須把這一電阻考慮進(jìn)去。對(duì)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(kāi)關(guān)。你可以從www.edn.com網(wǎng)站本設(shè)計(jì)實(shí)例的Web版下載表1。


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