CN109742492A - 一种二阶高通可调滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二阶高通可调滤波器，包括调节电路，差分放大器，第一电容和第二电容，第一电容的一端连接信号输入端，第一电容的另一端连接第二电容的一端，第一电容的所述另一端还连接调节电路的第一输入端，第二电容的另一端连接差分放大器的同相输入端，第二电容的所述另一端还连接调节电路的第二输入端，调节电路的第一输出端接地，第二输出端连接差分放大器的反相输入端和输出端。本发明仅需使用一个模拟开关芯片，就可以实现可在32种不同等级的截止频率之间进行调节的二阶高通可调滤波器，由此简化了电路结构。

Description

一种二阶高通可调滤波器
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体来说，涉及一种二阶高通可调滤波器。
背景技术
通信技术领域经常用到滤波器，按功能可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器三种。以高通滤波器为例，如果滤波器不可调，即截至频率固定，那么在许多系统中是极不方便的。例如，当一个系统的输入时钟信号的频率发生变化，如果滤波器的截止频率不能相应的改变，整个系统就会出现问题。因此现有技术中使用可调滤波器来解决上述问题。此外，滤波器还可分为一阶、二阶、高阶滤波器等。
目前市场上普遍使用的二阶可调滤波器都是较为普通且比较传统的，调节精度低，易产生工作误差，不仅会影响整个系统的精确度，而且还会造成很多不良的后果。另一方面，现有技术中为实现高精度的二阶可调滤波器，需要设计十分复杂的电路结构，导致生产成本很高。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提出一种二阶高通可调滤波器，可以实现高精度的截止频率调节，且电路结构简单，易于生产。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种二阶高通可调滤波器，包括：调节电路，差分放大器，第一电容和第二电容，其特征在于：
第一电容的一端连接信号输入端，第一电容的另一端连接第二电容的一端，第一电容的所述另一端还连接调节电路的第一输入端，第二电容的另一端连接差分放大器的同相输入端，第二电容的所述另一端还连接调节电路的第二输入端，
调节电路的第一输出端接地，第二输出端连接差分放大器的反相输入端和输出端。
其中，调节电路包括模拟开关芯片、第一至第四开关管、第一至第五逻辑输入端、第一和第二输入端以及第一和第二输出端，模拟开关芯片优选型号为ADG1207YRUZ。
其中，芯片的28脚为调节电路的所述第一输入端，2脚为调节电路的所述第二输入端，芯片的4-11脚通过电阻和开关管的串联通路形成调节电路的所述第一输出端接地，芯片的19-26脚通过电阻和开关管的串联通路形成调节电路的所述第二输出端连接差分放大器的反相输入端和输出端。
其中，芯片的4-11脚中的每个逻辑输出端各并联连接两个电阻的一端，所述并联连接的两个电阻的另一端分别连接至第一开关管和第二开关管的源极，第一开关管和第二开关管的漏极接地，第一开关管和第二开关管的栅极连接至第五逻辑输入端，第一开关管和第二开关管中的一个是PNP型mos管，另一个是NPN型mos管。
其中，芯片的19-26脚中的每个逻辑输出端各并联连接两个电阻的一端，所述并联连接的两个电阻的另一端分别连接至第三开关管和第四开关管的源极，第三开关管和第四开关管的漏极连接差分放大器的反相输入端和输出端，第三开关管和第四开关管的栅极连接至第四逻辑输入端，第三开关管和第四开关管中的一个是PNP型mos管，另一个是NPN型mos管。
本发明与现有技术相比，有益效果是：仅需使用一个模拟开关芯片，就可以实现可在32种不同等级的截止频率之间进行调节的二阶高通可调滤波器，由此简化了电路结构。
附图说明
图1是按照本发明的二阶高通滤波器的原理图；
图2是按照本发明的二阶高通可调滤波器的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
图1显示了二阶高通滤波器的原理图。如图1所示，该二阶高通滤波器包括电容C1、C2，电阻R1、R2、R3、R4，以及差分放大器OpAmp。电容C1的一端连接信号输入端，电容C1的另一端连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接差分放大器OpAmp的同相输入端，差分放大器OpAmp的同相输入端还通过电阻R1接地，差分放大器OpAmp的反相输入端分别连接电阻R3和R4的一端，电阻R3的另一端接地，电阻R4的另一端连接差分放大器OpAmp的输出端，电阻R2连接在电容C1和C2的连接点以及差分放大器OpAmp的输出端之间。上述电路形成sallen-key高通滤波器。
对于该二阶高通滤波器，可通过以下公式计算其特征角频率(即截止频率)。
特征角频率由R1、R2、C1、C2决定，当C1、C2为固定值时，改变R1、R2的值就可以改变特征角频率，实现不同等级的滤波频率。
基于以上原理，本发明提出一种二阶高通可调滤波器。图2显示了本发明的二阶高通可调滤波器的电路图。如图2所示，本发明的二阶高通可调滤波器包括调节电路，差分放大器，第一电容和第二电容。
第一电容C55的一端连接信号输入端S_IN，第一电容C55的另一端连接第二电容C56的一端，第一电容C55的所述另一端还连接调节电路的第一输入端，第二电容C56的另一端连接差分放大器的同相输入端，第二电容C56的所述另一端还连接调节电路的第二输入端。调节电路的第一输出端接地，第二输出端连接差分放大器的反相输入端和输出端。
调节电路包括模拟开关芯片U1、第一至第四开关管、第一至第五逻辑输入端、第一和第二输入端以及第一和第二输出端。模拟开关芯片U1优选型号为ADG1207YRUZ。芯片U1的12脚为接地端，1脚和27脚为供电端，分别连接差分输入电平，优选为+5V和-5V，所述供电端还通过接地电容C53和C54接地，以使输入电压稳定。芯片U1的28脚为调节电路的所述第一输入端，2脚为调节电路的所述第二输入端。
芯片U1的4-12脚和19-26脚是成对的8对逻辑输出端，15-17脚是其3个逻辑输入端，分别为第一逻辑输入端A0、第二逻辑输入端A1和第三逻辑输入端A2，18脚是使能端EN。逻辑输出端的输出取决于逻辑输入端的输入，控制逻辑如下表所示。
A2 A1 A0 EN 开关对
× × × 0 None
0 0 0 1 1
0 0 1 1 2
0 1 0 1 3
0 1 1 1 4
1 0 0 1 5
1 0 1 1 6
1 1 0 1 7
1 1 1 1 8
为提高滤波器的调节精度，提供更多等级的截止频率，在芯片U1的4-11脚和19-26脚上分别连接电阻R47-R61、R71-R78、R81-R88，芯片U1的4-11脚通过电阻和开关管的串联通路形成调节电路的所述第一输出端接地，芯片U1的19-26脚通过电阻和开关管的串联通路形成调节电路的所述第二输出端连接差分放大器的反相输入端和输出端。具体而言，芯片U1的4-11脚中的每个逻辑输出端各并联连接两个电阻的一端，所述并联连接的两个电阻的另一端分别连接至第一开关管和第二开关管的源极，第一开关管和第二开关管的漏极接地，第一开关管和第二开关管的栅极连接至第五逻辑输入端。举例来说，4脚连接电阻R47和R71的一端，电阻R47和R71的另一端分别连接至第一开关管T1和第二开关管T2的源极，第一开关管T1和第二开关管T2的漏极接地，第一开关管T1和第二开关管T2的栅极连接至第五逻辑输入端A4。第一开关管T1和第二开关管T2中的一个是PNP型mos管，另一个是NPN型mos管。芯片U1的19-26脚中的每个逻辑输出端各并联连接两个电阻的一端，所述并联连接的两个电阻的另一端分别连接至第三开关管和第四开关管的源极，第三开关管和第四开关管的漏极连接差分放大器的反相输入端和输出端，第三开关管和第四开关管的栅极连接至第四逻辑输入端。举例来说，26脚连接电阻R46和R81的一端，电阻R46和R81的另一端分别连接至第三开关管T3和第四开关管T4的源极，第三开关管T3和第四开关管T4的漏极连接差分放大器的反相输入端和输出端，第三开关管T3和第四开关管T4的栅极连接至第四逻辑输入端A3。第三开关管T3和第四开关管T4中的一个是PNP型mos管，另一个是NPN型mos管。
当第四逻辑输入端输入高电平时，第三开关管和第四开关管中的一个导通，另一个关断，当第四逻辑输入端输入高电平时，第三开关管和第四开关管的状态翻转。同理，当第五逻辑输入端输入高电平时，第一开关管和第二开关管中的一个导通，另一个关断，当第五逻辑输入端输入高电平时，第一开关管和第二开关管的状态翻转。由此，基于第一至第五逻辑输入端A0-A4的输入，可以选择性地接入两个电阻作为图1所示的二阶高通滤波器中的电阻R1和R2。基于上述原理，在对电阻R47-R61、R71-R78、R81-R88的阻值进行合理设置后，本发明仅需使用一个模拟开关芯片，就可以实现可在32种不同等级的截止频率之间进行调节的二阶高通可调滤波器，由此简化了电路结构。电阻R47-R61、R71-R78、R81-R88的阻值可根据需要通过实验确定，在此不做限定。
在使用时，使用者通过逻辑输入端A0-A4输入控制指令，在电路中选择性地接入两个电阻，从而调节二阶高通可调滤波器的截止频率。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种二阶高通可调滤波器，包括调节电路，差分放大器，第一电容和第二电容，其特征在于：
第一电容的一端连接信号输入端，第一电容的另一端连接第二电容的一端，第一电容的所述另一端还连接调节电路的第一输入端，第二电容的另一端连接差分放大器的同相输入端，第二电容的所述另一端还连接调节电路的第二输入端，
调节电路的第一输出端接地，第二输出端连接差分放大器的反相输入端和输出端。
2.如权利要求1所述的二阶高通可调滤波器，其中，调节电路包括模拟开关芯片、第一至第四开关管、第一至第五逻辑输入端、第一和第二输入端以及第一和第二输出端，模拟开关芯片优选型号为ADG1207YRUZ。
3.如权利要求2所述的二阶高通可调滤波器，其中，芯片的28脚为调节电路的所述第一输入端，2脚为调节电路的所述第二输入端，芯片的4-11脚通过电阻和开关管的串联通路形成调节电路的所述第一输出端接地，芯片的19-26脚通过电阻和开关管的串联通路形成调节电路的所述第二输出端连接差分放大器的反相输入端和输出端。
4.如权利要求3所述的二阶高通可调滤波器，其中，芯片的4-11脚中的每个逻辑输出端各并联连接两个电阻的一端，所述并联连接的两个电阻的另一端分别连接至第一开关管和第二开关管的源极，第一开关管和第二开关管的漏极接地，第一开关管和第二开关管的栅极连接至第五逻辑输入端，第一开关管和第二开关管中的一个是PNP型mos管，另一个是NPN型mos管。
5.如权利要求3所述的二阶高通可调滤波器，其中，芯片的19-26脚中的每个逻辑输出端各并联连接两个电阻的一端，所述并联连接的两个电阻的另一端分别连接至第三开关管和第四开关管的源极，第三开关管和第四开关管的漏极连接差分放大器的反相输入端和输出端，第三开关管和第四开关管的栅极连接至第四逻辑输入端，第三开关管和第四开关管中的一个是PNP型mos管，另一个是NPN型mos管。
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