形成单输出滤波器的PC配置RLC谐振器

　　本期"设计实例"栏目介绍的一种低功耗仪器用的通用滤波器电路，你可以使用并行端口通过PC 对它进行编程。这种滤波器电路不用数字式电位器而使用模拟开关和锁存器来进行数字控制（图1和图2）。只要在PC上运行简单的软件代码，你就可以配置出一种可靠的设计，用作低通滤波器、高通滤波器或带通滤波器，并且还可以选择所需的中心频率ω₀（表1）。与类似的可控制设计（参考文献1）不同的是，这一设计是一种每次只有一个输出的滤波器。很多对功耗敏感的系统并不需要同时滤波功能。

　　这一设计的论据是串联RLC谐振器可通过其元件提供不同滤波功能。由于这一设计基于RLC部件，所以把它转换成PC控制的谐振器并不重要。在图1中，电感L_P是作为一个PC控制的合成电感来实现的，电感值为L_P=C₂R_PR₃R₅/R₂。式中R_P可取15个电感值中任何一个，视开关S₁~S₄的状态而定（决定于PC端口数据位D2~D5）。频率公式为ω₀=(R₂/C1R_PR₃R₅)^1/2。这样，你就可以选择15个有效的频率值。（这一设计使用了12个实用的频率值）。来自PC并行端口的数据位D6~D9用来设置模拟开关S₅~S₈。这些开关的状态决定了滤波器的类型。

图1 一个可由PC配置的滤波器使用一个合成电感和几只模拟开关来确定滤波器类型和中心频率

图2 你在确定滤波器中心频率时必须考虑到模拟开关的有限导通电阻。

　　图3示出了软件生成的该电路的显示图。这一设计使用9.93千赫的带通滤波器来进行演示和测试。增加模拟开关的数量，可以加宽频率范围。另外，你还可以使用另外的开关来获得增益可编程性。74573锁存器具有与PC相连的接口。表1示出了对应于一些频率和滤波器类型选择的端口/开关设置。值得注意的是，模拟开关（DG308）具有大约为110Ω的有限工作导通电阻；在计算中心频率时必须把这一电阻考虑进去。对于精密仪器，可以使用工作导通电阻低至30Ω到50Ω的其它开关。你可以从www.edn.com网站本设计实例的Web版下载表1。

图3 对用户友好的配置屏幕能确定滤波器类型和频率。

　　参考文献
　　Gupta, Saurav, and Tejinder Singh, "PC-based configurable filter uses no digital potentiometers," EDN, Jan 23, 2003, pg 76.