可编程滤波器

测量系统从传感器拾取的信号通常包含噪声和许多与测量无关的信号，并且原始测量信号被传输，放大，变换，计算和各种其他过程，并混合成各种形式。噪音会影响测量精度。
这些噪声通常是随机的并且难以直接与时域分离，但是限于产生它们的机制，噪声功率受限，并且根据特定规则分布在频域的特定频带中。信号分离电路通常使用滤波器来抑制噪声并提取期望的测量信号。
然而，系统中使用的滤波器的形式和截止频率通常是固定的并且难以调整，这给系统的设计带来了一些不便。然而，使用开关电容滤波器可以很好地解决这个问题，但开关电容滤波器的价格较高，这将增加系统的设计成本。
该系统的核心部分是双二阶环路滤波器，双二。有序环路滤波器利用由加法器，积分器等组成的两个或多个运算放大器电路，并根据所需的传递函数引入适当的反馈以形成滤波器电路。
其突出的特点是电路灵敏度低，特性稳定，可以实现各种滤波功能，通过适当的改进可以减少运算放大器的数量。该系统采用TI的四通道运算放大器OPA404，设计了一个双二阶环路滤波器电路。
OPA404是一款四路高速精密运算放大器，带宽高达* MHz，电压摆率为35 V / s，可满足该系统的设计要求。电路原理图如图2所示。
系统使用数字复合信号源，双轨示波器，模拟器和交流电压表进行测试。调整输入信号的频率，并使用交流电压表记录输出电压的有效值，比较和分析实际测量值和预设值。
对于低通或高通滤波器，将其Q值（品质因数）预设为0.707。测试结果表明，滤波器的截止频率可在100 Hz至50 kHz范围内调节，截止频率与实际测量设定值之间的误差小于1％。
在滤波器的阻带内，实现10 dB的10 dB衰减，通带中的纹波小于0.5 dB。对于带通或带阻滤波器，Q值预设为5.测试结果表明滤波器中心频率可在600 Hz至7.2 kHz范围内调节，实际测量的Q值和预设值误差小于3。
％。系统软件采用模块化和分层设计理念。
模块化方法，即在控制某个硬件模块时，只需调用相应的控制模块即可。该模块采用分层设计，底层硬件接口处理编译成单独的底层子程序，向上提供处理后的数据，底层硬件接口部分与上层功能模块屏蔽。
最后，主程序只需要调用相关的功能模块，以方便系统的构建。系统的软件部分主要由单片机组成，主要包括系统的初始化，中断的响应和中断的处理。
该设计的功能实现了键盘的主要中断作为主线。通过读取用户输入的键值，在相应的中断响应函数中与外部硬件电路交换数据，以实现滤波器截止频率（中心）。
频率）和Q值的设定。系统软件流程如图3所示。