MAX262濾波器在地下金屬管線探測儀中的應用

式中：B和C是文獻[1]中附錄A給出的相應低通系數。式(1)可以分解成以下兩個二階函數：

式中：K1，K2分別是兩個二階系統的級聯增益，并且K=K1 K 2。式中：

因此只要給出濾波器的中心頻率和品質因數，選擇適當的濾波器系數，即可得到所需的濾波器輸出響應。
2．2 在金屬管線探測儀中的實際應用
在地下金屬管線探測中，小于1 kHz的信號有利于遠距離追蹤和大直徑管線的探測，但容易受到外界干擾，且不易感應到小口徑管線上。而大于80 kHz的信號容易感應耦合到管線上，但探測距離小，不利于遠距離追蹤。綜合考慮，在地下金屬管線探測儀中，用到了400 Hz，8 kHz，30 kHz，60 kHz，80 kHz，120 kHz等幾個頻率點，所以在金屬管線探測儀的接收機部分，其濾波器的中心頻率必須包含以上幾個頻率點。然后根據給出的帶通濾波器的通帶寬度、中心頻率和衰減限度，即可計算相應的濾波器設計參數。
2．2．1 硬件設計
在探測儀的接收機中，通過單片機AT89C2051改變MAX262的控制字及工作方式來實現不同頻點的切換。在要求硬件電路盡量簡單的前提下，通過對晶振分頻來產生不同濾波器輸入時鐘。濾波器設計的硬件電路如圖2所示，整個系統時鐘由8 MHz的晶振XTAL提供。通過74F161分頻可以得到4 MHz，2 MHz，1 MHz的時鐘。在接收低頻信號時，通過AT89C2051來自定義合適的濾波器輸入時鐘。由P3．4和P3．5控制74F153來選擇濾波器輸入時鐘。MAX262的4位地址線和2位數據線分別連接到AT89C2051的P1口的P1．0～P1．5。寫允許輸入端WR連接到P1．7。將MA．X262內部的兩個二階濾波器組件進行級聯，并使用MAX262自帶的獨立放大器將輸出端的信號進行適當的放大。在電源部分，用旁路電容將V-和V+連接到地(一般電解電容為4．7μF，陶瓷電容為O．1μF)。這些電容應盡可能放置在靠近電源引腳的地方。

2．2．2 軟件設計
根據濾波器中用到的各個頻率點，給出相應的濾波器截止頻率和衰減限度，再結合文獻[2]計算出各個頻點相應的濾波器編程系數。需要注意的是，有源濾波器的中心頻率f0和品質因數Q都是有限的，所以應保證計算出來的中心頻率f0和品質因數Q都在可實現的范圍內。
在設計濾波器時，需把MAX262內部的兩個二階濾波器組件串聯起來，組成四階切比雪夫型帶通濾波器。在級聯過程中，為了使整個濾波器的輸出噪聲較低，把具有最高品質因數Q的組件放在第一級。參考文獻[2]及濾波器中心頻率f0來選擇濾波器的輸入時鐘CLK和品質因數Q。最后，利用MAXIM公司提供的相應濾波器設汁輔助軟件來對參數進行適當的調整，使設計結果達到最佳。調整后的第一級濾波器組件的各個頻點的設計參數和相應的編程系數如表1所示。