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开关电容滤波器的设计与应用研究

材料写作网    时间: 2020-07-06 04:27:47     阅读:

摘要:可编程开关电容滤波器具有高灵敏度、操作性强、较高的可靠性和高精密度等特点,对于实际应用具有重要研究意义。该文首先从'开关电容滤波器类型的选择及实现、可编程开关电容带通滤波器的实现、运算放大器的设计、软件设计总体结构“四个方面论述了开关电容滤波器的系统设计及实现,随后介绍了开关电容滤波器的应用情况。

关键词:SCF;设计;应用

中图分类号:TP202文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)07-1669-02

开关电容滤波器(SCF)是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的一种大规模集成电路滤波器。开关电容滤波器可直接处理模拟信号,而不必像数字滤波器那样需要A/D、D/A变换,简化了电路设计,提高了系统的可靠性。开关电容滤波的电路与制作工艺水平关系不大,它的设计主要是依靠具有连续时间滤波器功能的等效采样电路。随着科技的发展,对模拟电路设计水平的要求越来越高,这就要求可编程开关电容滤波器具有高灵敏度、操作性强、较高的可靠性和高精密度等的设计方向发展。因此,不论从理论上还是实际应用,可编程开关电容滤波器具有重要意义。

1 开关电容滤波器的总体设计及实现

1.1 开关电容滤波器类型的选择及实现

1) 开关电容滤波器类型的选取

根据频域内通带和阻带所处的位置不同,可将滤波器分类为低通、高通、带通和带阻四种主要类型。本文中所设计的滤波器是应用于电力线路信号的传输,所传输的信号频率范围分别为48.6±16kHz,64.8±16kHz和108.2±16kHz,因此需要将电力线路上的低频噪声滤除,同时还需要考虑将不可知的高频噪声信号滤除。为了满足这样的条件,就选择了带通滤波器。常用的滤波器型号有三种:切比雪夫(Chebyshev)滤波器、巴特沃思(Butterworth)滤波器、椭圆函数(Elliptic Function)滤波器。由于电力线通常所接触的周围环境比较复杂,噪声源很多,所以往往电力线上的噪声能量很高;尤其是在低频部分,其噪声能量通常可以比信号能量大很多倍,这种情况也是很常见的。因此考虑到电力线路通讯中的信号与噪声特性,这就要求所设计的滤波器必须有良好的带外衰减性能,而且不允许出现纹波,因而椭圆函数滤波器不能满足这种性能要求,而巴特沃思滤波器的衰减特性又不好。因此,最佳选择是切比雪夫滤波器。一般来说,滤波器阶数越高,其滚降速度越快;但同时也要求更大的功耗和所占用面积,于是综合考虑上面所有因素,本文采用六阶带通切比雪夫滤波...

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