MAX262濾波器在多通道聲發(fā)射監(jiān)測(cè)儀中的應(yīng)用

MAX262內(nèi)部的兩個(gè)二階濾波器是完全獨(dú)立的，利用MAX262內(nèi)部的濾波器A實(shí)現(xiàn)低通濾波，濾波器B實(shí)現(xiàn)高通濾波，再將兩個(gè)濾波器級(jí)聯(lián)起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的四階切比雪夫型帶通濾波器。
由于低通三檔和高通三檔所要求的截止頻率都是低頻且間隔寬，所以針對(duì)不同的截止頻率和工作模式，在不超過(guò)MAX262的比率的范圍情況下，必須提供多種不同的時(shí)鐘頻率。本設(shè)計(jì)中采用MAXlIM公司的DS1099振蕩器來(lái)為MAX262的兩個(gè)濾波器提供所需的不同時(shí)鐘頻率。DS1099是一款低成本、低功耗、低頻率的硅振蕩器，可產(chǎn)生雙路方波輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò)對(duì)1．048 MHz主振蕩器的不同分頻，而使輸出頻率在0．25 Hz和1．048 MHz之間，所要輸出的頻率可以按要求由廠家進(jìn)行編程設(shè)置。獨(dú)立的使能控制端可分別啟用或禁用兩路輸出信號(hào)。這里根據(jù)設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算，需要兩個(gè)DS1099提供2種不同時(shí)鐘頻率，并要求廠家將這兩個(gè)DS1099的4個(gè)頻率輸出口編程設(shè)置為262、131、65．5及16．375 kHz。在接收低頻信號(hào)時(shí)，通過(guò)C8051F020程序控制選擇合適的濾波器輸入時(shí)鐘。由PO．2、PO．3、PO．4和PO．5等4個(gè)I／O接口分別控制2個(gè)DS1099的使能端，選擇濾波器所需的輸入時(shí)鐘。DS1099的正電源端均用旁路電容連接到地，以抗部分干擾、提高電路穩(wěn)定性。
MAX262的4位地址線和2位數(shù)據(jù)線分別連接到C8051F020的P3口的P3．0～P3．5。寫允許輸入端WR連接到P3．6。在濾波器輸出中，為了防止由于邏輯輸入的躍變而產(chǎn)生的某些噪聲，加一個(gè)8 D觸發(fā)器74HC374來(lái)進(jìn)行緩沖／鎖存。在濾波信號(hào)輸出時(shí)，由于MAX262的輸出波形為臺(tái)階狀的采樣信號(hào)，輸出波形的“階梯”以內(nèi)部采樣速率(fCLK／2)出現(xiàn)，所以在信號(hào)輸出端口加一個(gè)單極點(diǎn)RC平滑濾波器來(lái)減小這種臺(tái)階噪聲干擾。在電源部分，采用±5 V雙電源供電，這樣可以保證地址和數(shù)據(jù)的輸入為TTL和CMOS電平兼容，同時(shí)還可以降低供電時(shí)的功耗。為了得到更好的性能，用旁路電容將V+和V-連接到地，這些電容應(yīng)盡可能放置在靠近電源引腳的地方。
2．2．2 軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)濾波器中要用到的低通和高通各3檔的截止頻率及衰減限度，利用MAXIM公司提供的MAX260／261／262濾波器設(shè)計(jì)軟件，把實(shí)現(xiàn)該濾波要求的fO和Q調(diào)試出來(lái)，再結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)算出各個(gè)頻點(diǎn)相應(yīng)的濾波器編程系數(shù)。最后，再次利用相應(yīng)的濾波設(shè)計(jì)輔助軟件對(duì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)到最佳。調(diào)整后濾波器組件的各個(gè)頻點(diǎn)的設(shè)計(jì)參數(shù)和相應(yīng)的編程系數(shù)見表1。

通過(guò)程序控制C8051F020的P3．0～P3．5口，根據(jù)需要，在不同地址單元中存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。存儲(chǔ)器的內(nèi)容是通過(guò)寫入由A0～A3選中的地址來(lái)更新的，D0和D1為編程參數(shù)的輸入。存儲(chǔ)器地址單元的劃分如圖2所示。數(shù)據(jù)在的上升沿時(shí)被儲(chǔ)存到選中的單元中。由表2可見每個(gè)濾波器的工作模式、中心頻率、Q值所需編程數(shù)據(jù)均需要分8次寫入MAX262的內(nèi)部寄存器才能完成設(shè)置。