CN107733398A - 一种智慧型的硬件可控滤波电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智慧型的硬件可控滤波电路，该滤波电路由运算放大器A1，电阻R1、R2和R3、电容C1和C2以及芯片I1电路组成，所述的芯片I1为四双向模拟开关CD4066芯片，输入信号Vin经过电阻R1与运算放大器A1的正相输入端相连，电路信号输出端Vout与A1的输出端相连，通过单片机提供的控制信号控制电路的导通与关断，将不同阻值的电阻接入电路，构成不同中心频率的带通滤波器，选择相应次数的谐波进行检测，该微弱生物电信号滤波电路结构简单、成本低廉，具有良好的滤波、放大、反馈、调节功能。

Description

一种智慧型的硬件可控滤波电路

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种智慧型的硬件可控滤波电路。

背景技术

早期的谐波检测都是采用滤波器来实现的，存在着易受干扰、检测谐波次数少等缺陷。当软件FFT(快速傅里叶变换)算法出现后，由于克服了硬件谐波检测方式的缺陷，因而得到了广泛应用，目前大部分智能供电系统中谐波检测和分析都采用该软件算法实现。但在实际应用中，由于软件FFT算法需要一个完整基波周期的数据，且如需检测的谐波次数升高，采样点必须成倍增加，继而会产生占用处理器内存空间大、数据运算时间长、频谱混叠等问题，这势必会给CPU增加很大的负荷，甚至有可能影响到控制系统的实时性和稳定性，而换用高性能的处理器必然会增加系统的成本。

对信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路，它能使某特定频率范围内的信号通过，阻止此频率范围以外的信号通过.根据通带频率的不同可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)四种滤波电路，根据滤波电路中有无有源元件又可以分为有源滤波器和无源滤波器.无源滤波是通过电感和电容的匹配而对某次谐波电流构成一个低阻态通路，无源滤波成本低、运行稳定，但是谐波滤除率一般只有80；有源滤波能有效抵消系统谐波，对于小功率低频信号，有源滤波比无源滤波电路整体性能更好、滤除谐波功能更强。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种智慧型的硬件可控滤波电路，本发明具有良好的滤波、放大、反馈、调节功能，在低频信号信息处理、数据传输、抑制干扰等方面都可以得到广泛应用

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种智慧型的硬件可控滤波电路，其特征在于，由运算放大器A1，电阻R1、R2和R3、电容C1和C2以及芯片I1电路组成，输入信号Vin经过电阻R1与运算放大器A1的正相输入端(9)相连，电路信号输出端Vout与A1的输出端(12)相连；所述的运算放大器A1的正电源端(13)接+5V电源，A1的负电源端(11)接-5V电源；所述的电阻R1串联在信号输入端Vin与A1正相输入端(9)之间，所述电阻R2串联在电容C1与地之间，所述电阻R3接在A1反相输入端(10)与其输出端(12)之间；所述电容C1接在电阻R1与电阻R2之间，所述电容C2接在A1输出端(4)与地之间；所述芯片I1的(0)端接微处理器的控制信号Vc，芯片I1的(1)、(2)、(3)、(4)端同时与运算放大器A1的正相输入端1相连，芯片I1的(5)、(6)、(7)、(8)端分别通过可变电阻与运算放大器A1的正相输出端4相连；所述运算放大器A1的型号为ICL7650S芯片；所述芯片I1为四双向模拟开关CD4066芯片。

本发明的有益效果是：

CD4066是4路双向模拟开关，控制端输入高电平时该路导通，输入低电平时该路关断，通过单片机提供的控制信号可控制电路的导通与关断，将不同阻值的电阻接入电路，即可构成不同中心频率的带通滤波器，从而可以“挑出”相应次数的谐波进行检测。

可控滤波电路设计的关键在于首先能够对多个不同频率的谐波信号分别进行检测，其次是能够对这些谐波信号进行循环检测。通过改变电阻的阻值即可改变滤波器的中心频率，且这3个电阻的阻值大致相同。在实际应用中，由于CD4066芯片存在内阻以及其他干扰因素，直接采用计算所得电阻值进行滤波效果并不理想，需要对电阻值的大小进行适当微调。通过单片机向模拟开关CD4066发送控制信号控制某一路电阻的通断即可检测待测信号中是否存在3次、5次、7次、9次中的任意次谐波，也可对这4种谐波信号进行循环检测。如需检测其他次数的谐波或者对更多路不同的谐波进行循环检测时，只需改变电阻阻值、增设CD4066芯片即可。如果需要检测的谐波次数比较多，也可考虑使用数控电位器来实现。

该智慧型的硬件可控滤波电路结构简单、成本低廉，具有良好的滤波、放大、反馈、调节功能，在低频信号信息处理、数据传输、抑制干扰等方面都可以得到广泛应用。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的解释说明。

图1是智慧型硬件可控滤波电路的原理图。

具体实施方式

如图1是智慧型的硬件可控滤波电路的原理图，该可控滤波电路由运算放大器A1，电阻R1、R2和R3、电容C1和C2以及芯片I1电路组成，输入信号Vin经过电阻R1与运算放大器A1的正相输入端(9)相连，电路信号输出端Vout与A1的输出端(12)相连；所述的运算放大器A1的正电源端(13)接+5V电源，A1的负电源端(11)接-5V电源；所述的电阻R1串联在信号输入端Vin与A1正相输入端(9)之间，所述电阻R2串联在电容C1与地之间，所述电阻R3接在A1反相输入端(10)与其输出端(12)之间；所述电容C1接在电阻R1与电阻R2之间，所述电容C2接在A1输出端(4)与地之间；所述芯片I1的(0)端接微处理器的控制信号Vc，芯片I1的(1)、(2)、(3)、(4)端同时与运算放大器A1的正相输入端1相连，芯片I1的(5)、(6)、(7)、(8)端分别通过可变电阻与运算放大器A1的正相输出端4相连；所述运算放大器A1的型号为ICL7650S芯片；所述芯片I1为四双向模拟开关CD4066芯片。

除了上述以外本发明所属技术领域的普通技术人员也都能理解到，在此说明和图示的具体实施例都可以进一步变动结合。例如，可以将单通道超低功耗运算放大器A1根据实际工况更换为其他类型的运算放大器。

Claims (3)

1.一种智慧型的硬件可控滤波电路，其特征在于，由运算放大器A1，电阻R1、R2和R3、电容C1和C2以及芯片I1电路组成，输入信号Vin经过电阻R1与运算放大器A1的正相输入端(9)相连，电路信号输出端Vout与A1的输出端(12)相连；所述的运算放大器A1的正电源端(13)接+5V电源，A1的负电源端(11)接-5V电源；所述的电阻R1串联在信号输入端Vin与A1正相输入端(9)之间，所述电阻R2串联在电容C1与地之间，所述电阻R3接在A1反相输入端(10)与其输出端(12)之间；所述电容C1接在电阻R1与电阻R2之间，所述电容C2接在A1输出端(4)与地之间；所述芯片I1的(0)端接微处理器的控制信号Vc，芯片I1的(1)、(2)、(3)、(4)端同时与运算放大器A1的正相输入端1相连，芯片I1的(5)、(6)、(7)、(8)端分别通过可变电阻与运算放大器A1的正相输出端4相连。

2.如权利要求1所述的一种智慧型的硬件可控滤波电路，其特征在于，所述运算放大器A1的型号为ICL7650S芯片。

3.如权利要求1所述的一种智慧型的硬件可控滤波电路，其特征在于，所述芯片I1为四双向模拟开关CD4066芯片。