CN213585721U

CN213585721U - 一种程控滤波器

Info

Publication number: CN213585721U
Application number: CN202022759409.5U
Authority: CN
Inventors: 毕跃文; 袁江南; 苏荣庆; 戴鹏程
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-06-29
Anticipated expiration: 2030-11-25

Abstract

本实用新型提供了一种程控滤波器，包括电源电路、主控电路和程控滤波电路；所述程控滤波电路包括UAF42集成电路芯片和输入倍增模数转换模块；所述UAF42集成电路芯片、输入倍增模数转换模块和主控电路均与所述电源电路相连接；所述主控电路与所述输入倍增模数转换模块相连接；所述输入倍增模数转换模块与所述UAF42集成电路芯片相连接。本实用新型优点：与现有的程控滤波器相比，能够降低外部放大需求，可以降低成本；UAF42集成电路芯片构成的程控滤波器为时间连续的，可以避免开关噪声和开关电容滤波器的混叠误差，保证过滤效果更加，特别适合对基带信号进行滤波处理。

Description

一种程控滤波器

技术领域

本实用新型滤波器领域，特别涉及一种程控滤波器。

背景技术

滤波器是一种用来过滤干扰频率信号，并留下有用频率信号的一种电子器件；由于普通滤波器的电路较为复杂，其要求使用高精密度的元器件，这导致会引起截止频率的误差，且普通滤波器的频率和滤波器类型均不可调节。而程控滤波器可以解决普通滤波器的不足，能够实现对基带信号进行滤波处理；但是，现有程控滤波器需要提供外部放大需求，导致成本高，且对基带信号的过滤效果不佳。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种程控滤波器，解决现有程控滤波器需要提供外部放大需求导致成本高和对基带信号的过滤效果不佳的问题。

本实用新型是这样实现的：一种程控滤波器，包括电源电路、主控电路和程控滤波电路；所述程控滤波电路包括UAF42集成电路芯片和输入倍增模数转换模块；

所述UAF42集成电路芯片、输入倍增模数转换模块和主控电路均与所述电源电路相连接；所述主控电路与所述输入倍增模数转换模块相连接；所述输入倍增模数转换模块与所述UAF42集成电路芯片相连接。

进一步的，所述输入倍增模数转换模块包括第一串行输入倍增模数转换器、第二串行输入倍增模数转换器、第三串行输入倍增模数转换器和第四串行输入倍增模数转换器；所述第一串行输入倍增模数转换器、第二串行输入倍增模数转换器、第三串行输入倍增模数转换器和第四串行输入倍增模数转换器并联设置。

进一步的，所述第一串行输入倍增模数转换器采用DAC8811集成电路芯片；将所述第一串行输入倍增模数转换器的Vref端作为程控的第一电阻端，将所述第一串行输入倍增模数转换器的Iout端作为程控的第二电阻端；所述第一电阻端连接所述UAF42集成电路芯片的第12引脚，所述第二电阻端连接第一带通输出端口。

进一步的，所述第二串行输入倍增模数转换器采用DAC8811集成电路芯片；将所述第二串行输入倍增模数转换器的Vref端作为程控的第三电阻端，将所述第二串行输入倍增模数转换器的Iout端作为程控的第四电阻端；所述第三电阻端连接所述UAF42集成电路芯片的第3引脚，所述第四电阻端接地；所述UAF42集成电路芯片的第1引脚连接第二带通输出端口。

进一步的，所述第三串行输入倍增模数转换器采用DAC8811集成电路芯片；将所述第三串行输入倍增模数转换器的Vref端作为程控的第五电阻端，将所述第三串行输入倍增模数转换器的Iout端作为程控的第六电阻端；所述第五电阻端分别连接第三带通输出端口和所述UAF42集成电路芯片的第13引脚；所述第六电阻端连接所述UAF42集成电路芯片的第8引脚。

进一步的，所述第四串行输入倍增模数转换器采用DAC8811集成电路芯片；将所述第四串行输入倍增模数转换器的Vref端作为程控的第七电阻端，将所述第四串行输入倍增模数转换器的Iout端作为程控的第八电阻端；所述第七电阻端分别连接第四带通输出端口和所述UAF42集成电路芯片的第7引脚；所述第八电阻端连接所述UAF42集成电路芯片的第14引脚。

进一步的，所述主控电路采用STM32F407集成电路芯片；所述STM32F407集成电路芯片的第63引脚连接所述第一串行输入倍增模数转换器、第64引脚连接所述第二串行输入倍增模数转换器、第65引脚连接所述第三串行输入倍增模数转换器、第66引脚连接所述第四串行输入倍增模数转换器。

进一步的，所述STM32F407集成电路芯片的第59引脚连接有第一上拉电阻，且所述STM32F407集成电路芯片的第59引脚分别与所述第一串行输入倍增模数转换器、第二串行输入倍增模数转换器、第三串行输入倍增模数转换器和第四串行输入倍增模数转换器相连接；

所述STM32F407集成电路芯片的第60引脚连接有第二上拉电阻，且所述STM32F407集成电路芯片的第60引脚分别与所述第一串行输入倍增模数转换器、第二串行输入倍增模数转换器、第三串行输入倍增模数转换器和第四串行输入倍增模数转换器相连接。

进一步的，所述STM32F407集成电路芯片的第23引脚与第24引脚之间连接有晶体谐振器；所述STM32F407集成电路芯片的第23引脚连接有第一滤波电容，第24引脚连接有第二滤波电容；

所述STM32F407集成电路芯片的第71引脚连接有第一储能电容，第106引脚连接有第二储能电容。

进一步的，还包括按键电路；所述STM32F407集成电路芯片的第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第40引脚、第41引脚、第42引脚、第43引脚、第100引脚和第101引脚与所述按键电路相连接。

本实用新型的优点在于：采用UAF42集成电路芯片、输入倍增模数转换模块和主控电路来构成程控滤波器，能够很好的解决普通滤波器频率不可调节和滤波器类型不可调节的问题。同时，由于UAF42集成电路芯片内部集成了运算放大器，因此与现有的程控滤波器相比，能够降低外部放大需求，可以降低成本；UAF42集成电路芯片构成的程控滤波器为时间连续的，可以避免开关噪声和开关电容滤波器的混叠误差，保证过滤效果更加，特别适合对基带信号进行滤波处理。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种程控滤波器的电路原理框图；

图2是本实用新型一种程控滤波器在使用时的电路原理框图（带有按键电路）；

图3是本实用新型程控滤波器中输入倍增模数转换模块的具体连接示意图；

图4是本实用新型中程控滤波电路的具体电路结构图；

图5是本实用新型中主控电路的具体电路结构图；

图6是本实用新型中电源电路的具体电路结构图；

图7是本实用新型中按键电路的具体电路结构图。

具体实施方式

请参阅图1至图7所示，本实用新型一种程控滤波器的较佳实施例，包括电源电路1、主控电路2和程控滤波电路3；所述程控滤波电路3包括UAF42集成电路芯片U1和输入倍增模数转换模块31；

所述UAF42集成电路芯片U1、输入倍增模数转换模块31和主控电路2均与所述电源电路1相连接；所述主控电路2与所述输入倍增模数转换模块32相连接；所述输入倍增模数转换模块31与所述UAF42集成电路芯片U1相连接。

其中，所述UAF42集成电路芯片U1是TI公司制造的一款单片集成电路芯片，它可以提供高通、低通、带通、带阻四种滤波器类型，芯片内部包含有运算放大器、匹配电阻以及一个高精度1000pf（±5％）的电容，频带范围为0-100KHz，最大开环放大倍数为126dB。所述电源电路1可以采用SPX3819M5-L-2-5芯片，通过SPX3819M5-L-2-5芯片将外部提供的5V电源转换成3.3V提供给程控滤波器使用。

本实用新型采用UAF42集成电路芯片U1、输入倍增模数转换模块31和主控电路2来构成程控滤波器，能够很好的解决普通滤波器频率不可调节和滤波器类型不可调节的问题。同时，由于UAF42集成电路芯片U1内部集成了运算放大器，因此与现有的程控滤波器相比，能够降低外部放大需求，可以降低成本；UAF42集成电路芯片U1构成的程控滤波器为时间连续的，可以避免开关噪声和开关电容滤波器的混叠误差，保证过滤效果更加，特别适合对基带信号进行滤波处理。

在本实施例中，所述输入倍增模数转换模块31包括第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314；所述第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314并联设置。在具体使用时，通过所述第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314共同决定程控滤波器的中心频率。

在本实施例中，所述第一串行输入倍增模数转换器311采用DAC8811集成电路芯片U2；将所述第一串行输入倍增模数转换器311的Vref端（第4引脚）作为程控的第一电阻端，将所述第一串行输入倍增模数转换器311的Iout端（第5引脚）作为程控的第二电阻端；所述第一电阻端连接所述UAF42集成电路芯片U1的第12引脚，所述第二电阻端连接第一带通输出端口U7。

在本实施例中，所述第二串行输入倍增模数转换器312采用DAC8811集成电路芯片U3；将所述第二串行输入倍增模数转换器312的Vref端（第4引脚）作为程控的第三电阻端，将所述第二串行输入倍增模数转换器312的Iout端（第5引脚）作为程控的第四电阻端；所述第三电阻端连接所述UAF42集成电路芯片U1的第3引脚，所述第四电阻端接地GND；所述UAF42集成电路芯片U1的第1引脚连接第二带通输出端口U9。

在本实施例中，所述第三串行输入倍增模数转换器313采用DAC8811集成电路芯片U4；将所述第三串行输入倍增模数转换器313的Vref端（第4引脚）作为程控的第五电阻端，将所述第三串行输入倍增模数转换器313的Iout端（第5引脚）作为程控的第六电阻端；所述第五电阻端分别连接第三带通输出端口U6和所述UAF42集成电路芯片U1的第13引脚；所述第六电阻端连接所述UAF42集成电路芯片U1的第8引脚。

在本实施例中，所述第四串行输入倍增模数转换器314采用DAC8811集成电路芯片U5；将所述第四串行输入倍增模数转换器314的Vref端（第4引脚）作为程控的第七电阻端，将所述第四串行输入倍增模数转换器314的Iout端（第5引脚）作为程控的第八电阻端；所述第七电阻端分别连接第四带通输出端口U8和所述UAF42集成电路芯片U1的第7引脚；所述第八电阻端连接所述UAF42集成电路芯片U1的第14引脚。

其中，DAC8811是TI公司制造的16位串行输入倍增模数转换器，其具有50MHz串行接口，0.5us设置时间，低噪声为12 nV/√Hz，支持2.7V-5.5V电压供应，本实用新型中采用将DAC8811的Vref端和Iout端接出，作为可以程控的电阻两端使用，最大阻值为5KΩ，通过16位程控，可达每级0.076Ω步进可调。

在本实施例中，所述主控电路2采用STM32F407集成电路芯片U10；所述STM32F407集成电路芯片U10的第63引脚连接所述第一串行输入倍增模数转换器311、第64引脚连接所述第二串行输入倍增模数转换器312、第65引脚连接所述第三串行输入倍增模数转换器313、第66引脚连接所述第四串行输入倍增模数转换器314，以实现将控制数据传输给所述第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314。

其中，所述STM32F407集成电路芯片U10具体选用的是ST公司的STM32F407ZGT6芯片，该芯片具有32位高性能ARM Cortex-M4处理器，最高可达168MHz时钟，拥有144个引脚，具有1024k FLASH、192k SRAM，支持SWD和JTAG调试，可外接键盘和显示屏。STM32F407ZGT6芯片的具体引脚连接请参阅图5中的U10.1、U10.2和U10.3三个部分所示。

在本实施例中，所述STM32F407集成电路芯片U10的第59引脚（即SCL接口引脚）连接有第一上拉电阻R1，且所述STM32F407集成电路芯片U10的第59引脚分别与所述第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314相连接；

所述STM32F407集成电路芯片U10的第60引脚（即SDA接口引脚）连接有第二上拉电阻R2，且所述STM32F407集成电路芯片U10的第60引脚分别与所述第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314相连接。

本实用新型在具体实施时，STM32F407集成电路芯片U10的SCL接口引脚分别与所述第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314的SCL接口引脚相连接；STM32F407集成电路芯片U10的SDA接口引脚分别与所述第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314的SDA接口引脚相连接。由于四个DAC8811（即U2-U5）共用同一条IIC总线，这对SCL、SDA两个接口的带载能力提出较高要求，因此通过增加R1、R2两个上拉电阻，可以增大SCL、SDA两个接口的电流，进而增强SCL、SDA两个端口的带载能力。

在本实施例中，所述STM32F407集成电路芯片U10的第23引脚与第24引脚之间连接有晶体谐振器X1；所述STM32F407集成电路芯片U10的第23引脚连接有第一滤波电容C2，第24引脚连接有第二滤波电容C1；

所述STM32F407集成电路芯片U10的第71引脚连接有第一储能电容C3，第106引脚连接有第二储能电容C4。其中，所述晶体谐振器X1为8M晶振，该晶体谐振器X1用于提供外部时钟源；C2、C1为晶振的匹配滤波电容，用于提高晶振输出时钟信号的稳定性；C3、C4两个储能电容用于提高内部电压的稳定性。

在本实施例中，还包括按键电路4；所述STM32F407集成电路芯片U10的第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第40引脚、第41引脚、第42引脚、第43引脚、第100引脚和第101引脚与所述按键电路4相连接。

本实用新型程控滤波器的工作原理如下：通过按键电路4输入滤波器信息，STM32F407集成电路芯片U10将控制数据平行传输给第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314；第一串行输入倍增模数转换器311、第二串行输入倍增模数转换器312、第三串行输入倍增模数转换器313和第四串行输入倍增模数转换器314在接收到控制数据后，将Vref端和Iout端的电阻调节到目标阻值，并将目标阻值输入到UAF42集成电路芯片U1的4个可调电阻端，实现UAF42集成电路芯片U1参数可调；也就是说，本实用新型的STM32F407集成电路芯片U10是通过控制改变4个DAC8811（即U2-U5）的电阻来间接改变滤波器参数，从而实现程控滤波功能。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims

1.一种程控滤波器，其特征在于：包括电源电路、主控电路和程控滤波电路；所述程控滤波电路包括UAF42集成电路芯片和输入倍增模数转换模块；

2.如权利要求1所述的一种程控滤波器，其特征在于：所述输入倍增模数转换模块包括第一串行输入倍增模数转换器、第二串行输入倍增模数转换器、第三串行输入倍增模数转换器和第四串行输入倍增模数转换器；所述第一串行输入倍增模数转换器、第二串行输入倍增模数转换器、第三串行输入倍增模数转换器和第四串行输入倍增模数转换器并联设置。

3.如权利要求2所述的一种程控滤波器，其特征在于：所述第一串行输入倍增模数转换器采用DAC8811集成电路芯片；将所述第一串行输入倍增模数转换器的Vref端作为程控的第一电阻端，将所述第一串行输入倍增模数转换器的Iout端作为程控的第二电阻端；所述第一电阻端连接所述UAF42集成电路芯片的第12引脚，所述第二电阻端连接第一带通输出端口。

4.如权利要求2所述的一种程控滤波器，其特征在于：所述第二串行输入倍增模数转换器采用DAC8811集成电路芯片；将所述第二串行输入倍增模数转换器的Vref端作为程控的第三电阻端，将所述第二串行输入倍增模数转换器的Iout端作为程控的第四电阻端；所述第三电阻端连接所述UAF42集成电路芯片的第3引脚，所述第四电阻端接地；所述UAF42集成电路芯片的第1引脚连接第二带通输出端口。

5.如权利要求2所述的一种程控滤波器，其特征在于：所述第三串行输入倍增模数转换器采用DAC8811集成电路芯片；将所述第三串行输入倍增模数转换器的Vref端作为程控的第五电阻端，将所述第三串行输入倍增模数转换器的Iout端作为程控的第六电阻端；所述第五电阻端分别连接第三带通输出端口和所述UAF42集成电路芯片的第13引脚；所述第六电阻端连接所述UAF42集成电路芯片的第8引脚。

6.如权利要求2所述的一种程控滤波器，其特征在于：所述第四串行输入倍增模数转换器采用DAC8811集成电路芯片；将所述第四串行输入倍增模数转换器的Vref端作为程控的第七电阻端，将所述第四串行输入倍增模数转换器的Iout端作为程控的第八电阻端；所述第七电阻端分别连接第四带通输出端口和所述UAF42集成电路芯片的第7引脚；所述第八电阻端连接所述UAF42集成电路芯片的第14引脚。

7.如权利要求2所述的一种程控滤波器，其特征在于：所述主控电路采用STM32F407集成电路芯片；所述STM32F407集成电路芯片的第63引脚连接所述第一串行输入倍增模数转换器、第64引脚连接所述第二串行输入倍增模数转换器、第65引脚连接所述第三串行输入倍增模数转换器、第66引脚连接所述第四串行输入倍增模数转换器。

8.如权利要求7所述的一种程控滤波器，其特征在于：所述STM32F407集成电路芯片的第59引脚连接有第一上拉电阻，且所述STM32F407集成电路芯片的第59引脚分别与所述第一串行输入倍增模数转换器、第二串行输入倍增模数转换器、第三串行输入倍增模数转换器和第四串行输入倍增模数转换器相连接；

9.如权利要求7所述的一种程控滤波器，其特征在于：所述STM32F407集成电路芯片的第23引脚与第24引脚之间连接有晶体谐振器；所述STM32F407集成电路芯片的第23引脚连接有第一滤波电容，第24引脚连接有第二滤波电容；

10.如权利要求7所述的一种程控滤波器，其特征在于：还包括按键电路；所述STM32F407集成电路芯片的第34引脚、第35引脚、第36引脚、第37引脚、第40引脚、第41引脚、第42引脚、第43引脚、第100引脚和第101引脚与所述按键电路相连接。