MAX262滤波器在地下金属管线探测仪中的应用

摘要：基于可程控的开关电容有源滤波器MAX262，设计一种切比雪夫型多频点带通滤波器。通过对系统时钟分频和自定义时钟，实现对其在地下金属管线探测仪中所有工作频率的覆盖，并结合其四阶传输函数和编程辅助软件，给出了各个频点的滤波器编程参数。实测结果表明，该多频点带通滤波器能有效处理不同频率的信号，且滤波效果令人满意。
关键词：开关电容有源滤波器；MAX262；切比雪夫型带通滤波器；多频点；地下金属管线探测

0 引 言
管线探测仪是一种利用二次场原理进行地下金属管线探测的专用便携式仪器，一般包括发射机和接收机。其工作原理是首先由发射机将一特定频率的信号感应或直连到地下金属管线上，从而在金属管线上感应出电流。当感应电流在金属管线上传播时，会向外辐射出电磁波。这样，通过接收机采用不同的方法检测地下金属管线上辐射出来的这一特定频率信号的强度，便可确定其走向及深度。
由于在探测过程中需要切换多种频率，所以接收机的带通滤波器必须满足多频点要求。以往采用多级选频电路串联或通过切换RC网络的方法来实现多频点滤波。由于这些方法需要较多的元件，且参数调整较为困难，因此在探测仪中使用可程控的开关电容有源滤波器MAX262来实现多频点带通滤波。为了提高检测的精确度，必须使系统中的滤波器通带尽量窄，即在接近通带的止带能产生最佳的衰减，并希望滤波器的阶数在满足前提条件下尽可能小。而切比雪夫型滤波器就具有上述特点，能够满足系统要求。所以选择了切比雪夫型滤波器进行系统设计。

1 MAX262简介
MAX262是MAXIM公司推出的通用型开关电容有源滤波器，通过单片机可以精确控制滤波器的传输函数。该芯片采用CMOS工艺制造，无需外部元件，即可构成巴特沃思、切比雪夫、贝塞尔、椭圆函数等类型的带通、低通、高通、带阻和全通滤波器。其内部包含有两个二阶滤波器组件，并含有一个独立的运算放大器。其中心频率范围为140 kHz，输入时钟最大为4 MHz。通过对中心频率和品质因数的独立编程，可以实现64级中心频率、128级品质因数的智能控制。其工作原理如图1所示。

MAX262的每个滤波器组件都有其各自的输入时钟CLK、独立的中心频率f0和品质因数Q。实际滤波器的中心频率f0由滤波器的输入时钟频率CLK、6位中心频率控制字(F0～F6)和工作方式(M0，M1)三者共同确定。每个组件的品质因数Q(Q0～Q6)也由编程输入进行独立的设置。以这种方式，MAX262的两套组件可以分别调谐，因此可实现复杂的滤波器设计。但需要注意的是，在MAX262滤波器的内部，其采样速率是输入时钟(CLKA或CLKB)的一半。