一种AD转换器的输入信号滤波回路的制作方法

本发明涉及滤波回路技术领域，特别是一种充当信号源与ad采样输入端之间低阻抗缓冲器的输入信号滤波回路。

背景技术：

目前，现有技术中的滤波回路一般采用简单的rc无源滤波回路，参考说明书附图图1所示，基于rc滤波的方案，滤波回路的输出阻抗高，ad采样时容易造成ad的输入信号不稳定，造成ad采样误差大。且无温度补偿机制，温度对回路的影响较大。

名词解释

cog，是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。

截止频率，当保持输入信号的幅度不变，改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍，即用频响特性来表述即为-3db点处即为截止频率，它是用来说明频率特性指标的一个特殊频率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于有源低通滤波设计的ad转换器的输入信号滤波回路，其输出阻抗低，且采用了温度补偿技术，可提高ad采样精度，降低温度对采样精度的影响。

本发明采取的技术方案具体为：一种ad转换器的输入信号滤波回路，包括信号输入端input、信号输出端output，以及连接在信号输入端input与信号输出端output之间的运算放大器和低通滤波单元；

所述低通滤波单元包括滤波电阻r402和滤波电容c402，滤波电阻r402串接在信号输入端input与运算放大器的反相输入端之间，滤波电容c402串接在运算放大器的反相输入端与信号输入端input之间；滤波电容c402的两端上并接有电阻r403，滤波电阻r402与电阻r403的阻值相同；

运算放大器采用对称双电源供电方式，运算放大器的同相输入端连接电阻r401后连接公共接地端agnd；运算放大器的输出端连接信号输出端output。

本发明在应用时，整个滤波回路不对信号进行放大。输出电压与输入电压之间的关系为：

vout＝-(r403/r402)*vin＝-vin

由于r403与r402的阻值一致，则在温度变化时，变化量也基本一致，所以滤波回路对温度起到了补偿作用。r402和c402起到低通滤波的作用，其截止频率为：

电阻r401用于补偿运算放大器的输入偏置电流产生的偏移误差。

进一步的，为了优化电阻r401对输入偏置电流偏移误差的补偿作用，本发明中电阻r401的两端并接有电容c401，用于为电阻r401提供一个低阻抗的噪声通路。

进一步的，本发明运算放大器的输出端与信号输出端output之间还串接有用于滤除高频噪声的电阻r404和电容c405，电阻r404与电容c405的连接点同时连接公共接地端。使得高频噪声经电容c405被引至大地，而不会输入到ad转换器中。

优选的，本发明中电容c402和电容c405采用cog封装。可降低温度对滤波回路相位变化的影响。

优选的，电阻r404的阻值为49.9欧姆，电容c405为370皮法。可在实现滤除高频噪声的同时，保证滤波回路的低输出阻抗。

进一步的，本发明电阻r401与r402、r403之间的阻值具有以下关系：

即，本发明电阻r401的阻值选取为相当于电阻r402和r403的并联组合，可防止放大器的输入偏置电流产生偏移误差。

为了进一步优化温度补偿作用，本发明中滤波电阻r402与电阻r403为相同的电阻。即电阻r402与电阻r403不仅阻值相同，封装、型号、厂家、批次皆相同，可保证温度变化时，两电阻的变化量也基本一致。

优选的，本发明中，电阻r402和电阻r403的阻值为100k欧姆，电阻r401的阻值为50k欧姆，电容c402为820皮法，电容c401为0.1微法。

优选的，本发明中，运算放大器采用型号为opa2277的运算放大器。

优选的，本发明中，电阻r404的阻值为49.9欧姆，电容c405为370皮法。

有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

1、利用运算放大器本身具有低输出阻抗的特点实现了滤波回路的低输出阻抗，同时用于滤除高频噪声的电阻r404也可选择低阻值的电阻，进一步保证了滤波回路的低阻抗，可以提高ad的采样精度。

2、利用运算放大器和电阻实现了温度补偿回路，降低了温度对采样精度的影响。

附图说明

图1所示为现有滤波回路的电路结构示意图；

图2所示为本发明滤波回路电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

参考图1所示，现有技术的滤波回路存在输出阻抗高且受温度影响较大的缺陷。

参考图2所示，本发明通过结合运放来设计滤波回路，可使得滤波回路的输出阻抗大大减小，同时结合电路的涉及，可降低温度的影响。

本发明ad转换器的输入信号滤波回路，包括信号输入端input、信号输出端output，以及连接在信号输入端input与信号输出端output之间的运算放大器和低通滤波单元；

低通滤波单元包括滤波电阻r402和滤波电容c402，滤波电阻r402串接在信号输入端input与运算放大器的反相输入端之间，滤波电容c402串接在运算放大器的反相输入端与信号输入端input之间；滤波电容c402的两端上并接有电阻r403，滤波电阻r402与电阻r403的阻值相同；

运算放大器采用对称双电源供电方式，运算放大器的同相输入端连接电阻r401后连接公共接地端agnd；运算放大器的输出端连接信号输出端output。

vout＝-(r403/r402)*vin＝-vin

由于r403与r402的阻值一致，则在温度变化时,变化量也基本一致，所以滤波回路对温度起到了补偿作用。r402和c402起到低通滤波的作用，其截止频率为：

电阻r401用于补偿运算放大器的输入偏置电流产生的偏移误差。

实施例

如图2所示的实施例，运算放大器采用型号为opa2277的运算放大器。对称双电源供电方式表现为：运算放大器的电源接线端分别连接相对于公共接地端为正电源和负电源的12v直流电源vdd12+和vdd12-，公共接地端连接运算放大器的同相输入端。

运算放大器的输出端与信号输出端output之间还串接有用于滤除高频噪声的电阻r404和电容c405，电阻r404与电容c405的连接点同时连接公共接地端。电阻r404的阻值选为49.9欧姆，电容c405选为370皮法。

电阻r401的阻值选取为相当于电阻r402和r403的并联组合，可防止放大器的输入偏置电流产生偏移误差。即电阻r401与r402、r403之间的阻值具有以下关系：

如图2所示，本实施例中电阻r402和电阻r403的阻值为100k欧姆，电阻r401的阻值为50k欧姆，电容c402为820皮法。

为了进一步优化电路温度补偿作用，滤波电阻r402与电阻r403的封装和型号皆相同。可保证温度变化时，两电阻的变化量也基本一致。

为了优化电阻r401对输入偏置电流偏移误差的补偿作用，电阻r401的两端并接有电容c401，用于为电阻r401提供一个低阻抗的噪声通路。电容c401为0.1微法。

本发明中电容c402和电容c405采用cog封装。可降低温度对滤波回路相位变化的影响。

在应用时，整个滤波回路不对信号进行放大。输出电压与输入电压之间的关系为：

vout＝-(r403/r402)*vin＝-(100k/100k)*vin＝-vin

r402和c402组成的低通滤波单元的截止频率为：

本发明基于有源低通滤波设计的ad转换器的输入信号滤波回路，输出阻抗低，且采用了温度补偿技术，可提高ad采样精度，降低温度对采样精度的影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。