形成單輸出濾波器的PC配置RLC諧振器

　　本期"設計實例"欄目介紹的一種低功耗儀器用的通用濾波器電路，你可以使用并行端口通過PC 對它進行編程。這種濾波器電路不用數字式電位器而使用模擬開關和鎖存器來進行數字控制（圖1和圖2）。只要在PC上運行簡單的軟件代碼，你就可以配置出一種可靠的設計，用作低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器，并且還可以選擇所需的中心頻率ω₀（表1）。與類似的可控制設計（參考文獻1）不同的是，這一設計是一種每次只有一個輸出的濾波器。很多對功耗敏感的系統并不需要同時濾波功能。

　　這一設計的論據是串聯RLC諧振器可通過其元件提供不同濾波功能。由于這一設計基于RLC部件，所以把它轉換成PC控制的諧振器并不重要。在圖1中，電感L_P是作為一個PC控制的合成電感來實現的，電感值為L_P=C₂R_PR₃R₅/R₂。式中R_P可取15個電感值中任何一個，視開關S₁~S₄的狀態而定（決定于PC端口數據位D2~D5）。頻率公式為ω₀=(R₂/C1R_PR₃R₅)^1/2。這樣，你就可以選擇15個有效的頻率值。（這一設計使用了12個實用的頻率值）。來自PC并行端口的數據位D6~D9用來設置模擬開關S₅~S₈。這些開關的狀態決定了濾波器的類型。

圖1 一個可由PC配置的濾波器使用一個合成電感和幾只模擬開關來確定濾波器類型和中心頻率

圖2 你在確定濾波器中心頻率時必須考慮到模擬開關的有限導通電阻。

　　圖3示出了軟件生成的該電路的顯示圖。這一設計使用9.93千赫的帶通濾波器來進行演示和測試。增加模擬開關的數量，可以加寬頻率范圍。另外，你還可以使用另外的開關來獲得增益可編程性。74573鎖存器具有與PC相連的接口。表1示出了對應于一些頻率和濾波器類型選擇的端口/開關設置。值得注意的是，模擬開關（DG308）具有大約為110Ω的有限工作導通電阻；在計算中心頻率時必須把這一電阻考慮進去。對于精密儀器，可以使用工作導通電阻低至30Ω到50Ω的其它開關。你可以從www.edn.com網站本設計實例的Web版下載表1。

圖3 對用戶友好的配置屏幕能確定濾波器類型和頻率。

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