一種可編程有源帶通濾波放大電路的制作方法
【專利說明】一種可編程有源帶通濾波放大電路
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種可編程有源帶通濾波放大電路，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]有源帶通濾波放大電路是信號(hào)處理的重要電子單元。該電路主要由有源帶通濾波電路單元和放大器電路單元組成，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的帶通濾波和放大功能。傳統(tǒng)的有源帶通濾波放大電路由多電源輸入、多個(gè)運(yùn)算放大器組成，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的:本發(fā)明提供一種可編程有源帶通濾波放大電路，可由單電源供電，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的帶通濾波和放大，且輸出信號(hào)具有直流分量。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
一種可編程有源帶通濾波放大電路，其特征是，包括電平轉(zhuǎn)換單元、前置放大電路單元和濾波放大電路單元；
電平轉(zhuǎn)換單元將輸入的電源電壓轉(zhuǎn)換后輸出一直流電壓分量；
電平轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓分量添加至前置放大電路單元的輸入信號(hào)中，經(jīng)前置放大電路單元放大，輸出具有直流電壓分量的初步放大信號(hào)；
再通過濾波放大電路單元中的4階有源帶通濾波放大電路，輸出經(jīng)帶通濾波和放大后的具有直流分量的輸出信號(hào)。
[0006]4階有源帶通濾波放大電路包括MAX274芯片和與MAX274芯片對(duì)應(yīng)編程引腳連接的8個(gè)可編程電阻，實(shí)現(xiàn)2kHz?120kHz的有源濾波。
[0007]電平轉(zhuǎn)換單元將輸入的+12V電源電壓分壓后通過運(yùn)算放大器輸出直流電壓分量+4.8V電壓。
[0008]前置放大電路單元將輸入信號(hào)fin進(jìn)行初步放大，并為信號(hào)添加電平轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓分量+4.8V，經(jīng)放大后產(chǎn)生輸出信號(hào)fo。
[0009]輸入信號(hào)fin經(jīng)電容C22、第九電阻Rl 19輸入至運(yùn)算放大器的反相輸入端，電平轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓分量+4.8V輸入至運(yùn)算放大器的同相輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端輸出為輸出信號(hào)fo ;運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)第八電阻R118反饋至運(yùn)算放大器的反相輸入端。
[0010]濾波放大電路單元中的4階有源帶通濾波放大電路組成兩個(gè)帶通濾波器，分別實(shí)現(xiàn)2kHz?30kHz和70kHz?120kHz的4階帶通濾波放大。
[0011]本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)以及達(dá)到的效果:
(I)單電源工作。
[0012]系統(tǒng)使用單電源工作，用于為信號(hào)添加直流分量的電壓由電平轉(zhuǎn)換單元產(chǎn)生，故避免了多個(gè)外接電源的引入，簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[0013](2)可編程帶通濾波。
[0014]單個(gè)4階有源帶通濾波放大電路由MAX274中2個(gè)2階有源濾波器和8個(gè)可編程電阻等組成，可根據(jù)不同的需求實(shí)現(xiàn)2kHz?120kHz的有源帶通濾波。帶通濾波放大信號(hào)的中心頻率、轉(zhuǎn)折頻率、Q值和放大倍數(shù)等由編程電阻決定，便于調(diào)節(jié)，使用更為靈活。
[0015](3)信號(hào)增益便于調(diào)節(jié)。
[0016]前置放大電路單元對(duì)信號(hào)的放大倍數(shù)為Afi，濾波放大電路對(duì)信號(hào)的放大倍數(shù)為Af2,因此系統(tǒng)輸出信號(hào)總增益為Af= AF1+AF2。
[0017]Afi可通過電阻R119進(jìn)行調(diào)節(jié)，Af2可通過編程電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)Afi更為便捷。
【附圖說明】
[0018]圖1系統(tǒng)硬件框架；
圖2電平轉(zhuǎn)換單元；
圖3前置放大電路單元；
圖4濾波放大電路單元。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]配合本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的硬件系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)主要由電平轉(zhuǎn)換單元、前置放大電路單元和濾波放大電路單元組成。其中電平轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓為輸入至前置放大電路單元中的輸入信號(hào)添加直流分量，經(jīng)前置放大電路單元放大輸出具有直流分量的初步放大信號(hào)，再通過濾波放大電路單元中的4階有源帶通濾波放大電路，輸出經(jīng)帶通濾波和放大后的具有直流分量的信號(hào)。4階有源帶通濾波放大電路由MAX274和8個(gè)可編程電阻組成，可實(shí)現(xiàn)2kHz?120kHz的有源濾波。
[0021 ] 各個(gè)功能電路的設(shè)計(jì)過程詳細(xì)論述如下。
[0022](I)電平轉(zhuǎn)換單元
電平轉(zhuǎn)換單元將+12V電源電壓分壓后通過運(yùn)算放大器TLE2074輸出穩(wěn)定的+4.8V電壓，為輸入信號(hào)提供直流分量。運(yùn)算放大器用作電壓跟隨器，因此輸出電壓受后級(jí)電路的影響小，輸出穩(wěn)定。其具體電路如圖2所示，+12V電源電壓經(jīng)電阻R116、R117分壓后連接至運(yùn)算放大器NIIA的同相輸入端，運(yùn)算放大器NIIA的輸出端與其反相輸入端連接，運(yùn)算放大器NllA的輸出端經(jīng)電阻R115及電容C21、C19濾波后，輸出穩(wěn)定的+4.8V電壓。
[0023]( 2 )前置放大電路單元
前置放大電路單元是將輸入信號(hào)fin進(jìn)行初步放大，并為信號(hào)添加電平轉(zhuǎn)換單元輸出的直流分量+4.8V,輸出信號(hào)fo。其電路如圖3所示，輸入信號(hào)fin經(jīng)電容C22、電阻Rl 19輸入至運(yùn)算放大器N9A的反相輸入端，電平轉(zhuǎn)換單元輸出的電壓即直流分量+4.8V輸入至運(yùn)算放大器N9A的同相輸入端，運(yùn)算放大器N9A的輸出端輸出為輸出信號(hào)fo。運(yùn)算放大器N9A的輸出端經(jīng)電阻R118反饋至其反相輸入端。信號(hào)的放大倍數(shù)為Ao = (R118/R119)dB。
[0024]本實(shí)施例中，運(yùn)算放大器NI 1A、運(yùn)算放大器N9A均采用TLE2074。
[0025]( 3 )濾波放大電路單元
該電路單元由8階連續(xù)時(shí)間有源濾波器MAX274和編程電阻等組成兩個(gè)帶通濾波器，分別實(shí)現(xiàn)2kHz?30kHz和70kHz?120kHz的4階帶通濾波放大。MAX274為8階連續(xù)時(shí)間有源濾波器，包含4個(gè)2階有源濾波器A、B、C、Do因此該電路單元中，2kHz?30kHz帶通濾波器由濾波器A、B和編程電阻R128?R135組成，70kHz?120kHz帶通濾波器由濾波器C、D和編程電阻Rl20?Rl27組成，如圖4所示。
[0026]可根據(jù)不同的需求實(shí)現(xiàn)2kHz?120kHz的有源帶通濾波，其中心頻率、轉(zhuǎn)折頻率、Q值和放大倍數(shù)等由編程電阻決定，便于調(diào)節(jié)。如圖4所示，信號(hào)foutl為2kHz?30kHz帶通濾波放大后的輸出信號(hào)，增益Aol約為20dB，直流分量為+4.8V ;信號(hào)fout2為70kHz?120kHz帶通濾波放大后的輸出信號(hào)，增益Ao2約為20dB，直流分量為+4.8V。
[0027]輸出信號(hào)foutl的總放大倍數(shù)為Aoutl=Ao+Aol>40dB，輸出信號(hào)fout2的總放大倍數(shù)為 Aout2=Ao+Ao2>40dB。
[0028]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可編程有源帶通濾波放大電路，其特征是，包括電平轉(zhuǎn)換單元、前置放大電路單元和濾波放大電路單元； 電平轉(zhuǎn)換單元將輸入的電源電壓轉(zhuǎn)換后輸出一直流電壓分量； 電平轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓分量添加至前置放大電路單元的輸入信號(hào)中，經(jīng)前置放大電路單元放大，輸出具有直流電壓分量的初步放大信號(hào)； 再通過濾波放大電路單元中的4階有源帶通濾波放大電路，輸出經(jīng)帶通濾波和放大后的具有直流分量的輸出信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程有源帶通濾波放大電路，其特征是，4階有源帶通濾波放大電路包括MAX274芯片和與MAX274芯片對(duì)應(yīng)編程引腳連接的8個(gè)可編程電阻，實(shí)現(xiàn)2kHz?120kHz的有源濾波。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程有源帶通濾波放大電路，其特征是，電平轉(zhuǎn)換單元將輸入的+12V電源電壓分壓后通過運(yùn)算放大器輸出直流電壓分量+4.8V電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的可編程有源帶通濾波放大電路，其特征是，前置放大電路單元將輸入信號(hào)fin進(jìn)行初步放大，并為信號(hào)添加電平轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓分量+4.8V，經(jīng)放大后產(chǎn)生輸出信號(hào)fo。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可編程有源帶通濾波放大電路，其特征是，輸入信號(hào)fin經(jīng)電容、第九電阻輸入至運(yùn)算放大器的反相輸入端，電平轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓分量+4.8V輸入至運(yùn)算放大器的同相輸入端，運(yùn)算放大器的輸出端輸出為輸出信號(hào)fo ;運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)第八電阻反饋至運(yùn)算放大器的反相輸入端。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可編程有源帶通濾波放大電路，其特征是，濾波放大電路單元中的4階有源帶通濾波放大電路組成兩個(gè)帶通濾波器，分別實(shí)現(xiàn)2kHz?30kHz和70kHz?120kHz的4階帶通濾波放大。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可編程有源帶通濾波放大電路，包括電平轉(zhuǎn)換單元、前置放大電路單元和濾波放大電路單元；電平轉(zhuǎn)換單元將輸入的電源電壓轉(zhuǎn)換后輸出一直流電壓分量；電平轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電壓分量添加至前置放大電路單元的輸入信號(hào)中，經(jīng)前置放大電路單元放大，輸出具有直流電壓分量的初步放大信號(hào)；再通過濾波放大電路單元中的4階有源帶通濾波放大電路，輸出經(jīng)帶通濾波和放大后的具有直流分量的輸出信號(hào)。本發(fā)明的電路可由單電源供電，實(shí)現(xiàn)了輸入信號(hào)的帶通濾波和放大，通過可編程帶通濾波，便于調(diào)節(jié)，使用靈活；信號(hào)增益便于調(diào)節(jié)；且輸出信號(hào)具有直流分量。
【IPC分類】H03H17/02
【公開號(hào)】CN104993806
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510501225
【發(fā)明人】魯爭(zhēng)艷, 于春香, 金肖依, 楊侃
【申請(qǐng)人】中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日