可由数字设定截止频率的可编程低通滤波器

可由数字设定截止频率的可编程低通滤波器

电路的功能

如果需要连续改变滤波器的截止频率，大多采用电压控制滤波器，若不必连续改变，只需要阶梯状改变时，使用VCF也能达到目的。通过改变电阻值，使频率发生变化，切换模拟开关，便可使频率从10HZ为一档在10HZ~150HZ范围内部器件，而具它可用TTL电平控制，可用作CPU的内部器件。

电路工作原理

从电路图可以看出，该电路主要是2节巴特沃滤波器，为了使Q=0.707，反馈放大器的放大倍数A取A=3-（1/Q）=1.586。

输入放大器为差动输入式，也可把一输入端接地，只用一个输入端，基衰减量应和滤波器增益量相等，以确保通带增益为0DB。反馈电阻R3为63K（R3=100K1.568=63K），E系列最接近的阻值是62K。

关于频率设定电阻R5：C1、C2采用了容易得到的0.1UF电容器，根据最低频计算RO，当F=10HZ时，RO=1/2π*0.1*10的-6次方*10=159.2K；F=20HZ时，RO=159.2K*1/2=79.6K；F=40HZ时，RO=39.8K，F每递增2倍，R2就降低1/2。如果最低频率F取30HZ，A和B为“L”电平，RO则为53.33K。通过设定1~15的数据，即可使截止频率FO在10~150HZ范围内变化。因为要串联模拟开关的通态电阻，为了尽量减少误差，RO用了较高的阻值，最小阻值为20K，假定ROS为50欧，截止频率比计算值低0.25%，这在实用上是允许的，本电路中每档增频10HZ，如果每档增频100HZ，C1、C2的容量应改为0.01UF。

元件选择

对于低通滤波器来说，如果输入信号频率比截止频率高得多，这时OP放大器输出阻抗高，起不到滤波作用，所以在选用OP放大器时要注意它的开环频率特性。BI-FET型OP放大器好，在不要求高输入阻抗的条件下，通用OP放大器也常被采用。

模拟开关应采用控制电压在±10V以上、通态电阻小的C-MOS开关，但是即使是同类产品，厂家不同，性能也不完全一样，NEC公司的通态电阻似乎更低些。

确定截止频率用的电阻须有1/2的递减关系，E系列产品中没有正好符合要求的产品，有些厂家可以订制，如果实在难以得到，可用2个电阻串联、或从E96系列产品中挑选阻值最接近的组装起来试试看。决定频率范围的电容C1和C2可根据精度要求选择。多路滤波器系统如果通道之间有误差则会造成不良的后果，所以要选用精度±1%以内的元件。

应用说明

要把本电路改成高通滤波器，须调换R和C的位置，R与模拟开关的关系不变。当高频噪声比较多时，输入级放大器的频率应为截止频率的10倍，并在R3、R4并联电容（C=1/2πFMAX*62K）。