一种转折频率可自动调整的有源低通滤波装置的制作方法

本实用新型涉及信号处理装置技术领域，尤其涉及一种转折频率可自动调整的有源低通滤波装置。

背景技术：

在精密设备的测试过程中，经常需要使用到高精度有源低通滤波装置，现有技术只能根据固定的频率进行滤波，输入频率变化是无法根据输入频率自动调整滤波的转折频率。

因此，需要一种高精度、滤波转折频率可自动调整的有源低通滤波装置。

技术实现要素：

本实用新型通过提供一种转折频率可自动调整的有源低通滤波装置，解决了只能根据固定的频率进行滤波，输入频率变化是无法根据输入频率自动调整滤波的转折频率的技术问题，实现了高精度、滤波转折频率可自动调整的有源低通滤波的技术效果。

本实用新型提供了一种转折频率可自动调整的有源低通滤波装置，包括：信号监测设备、放大器、倍频器及滤波器；所述信号监测设备的信号输入端连接交流激励信号，所述信号监测设备的信号输出端与所述放大器的信号输入端通信连接；所述放大器的信号输出端与所述滤波器的第一信号输入端通信连接；所述倍频器的信号输入端也连接所述交流激励信号，所述倍频器的信号输出端与所述滤波器的第二信号输入端通信连接。

进一步地，所述倍频器包括：分频器、压控振荡器及相位比较器；所述压控振荡器的信号输出端与所述分频器、所述滤波器的第二信号输入端通信连接；所述分频器的信号输出端与所述相位比较器的第一信号输入端通信连接；所述相位比较器的第二信号输入端连接所述交流激励信号；所述相位比较器的信号输出端与所述压控振荡器的信号输入端通信连接。

进一步地，所述放大器为由ADI公司生产的仪表放大器AD620。

进一步地，所述滤波器为由MAXIM公司生产的MAX292芯片。

进一步地，所述信号监测设备为传感器。

本实用新型中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

放大器将信号监测设备反馈信号放大后传递给滤波器。倍频器将交流激励信号的频率加倍后提供给滤波器。滤波器根据倍频器的频率确定低通滤波的转折频率，将放大器提供的信号进行低通滤波后输出，低通滤波的转折频率可根据交流激励信号频率的改变而变化，滤波精度高，输出稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的转折频率可自动调整的有源低通滤波装置的结构框图。

图2为本实用新型实施例提供的转折频率可自动调整的有源低通滤波装置中倍频器的结构框图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种转折频率可自动调整的有源低通滤波装置，解决了只能根据固定的频率进行滤波，输入频率变化是无法根据输入频率自动调整滤波的转折频率的技术问题，实现了高精度、滤波转折频率可自动调整的有源低通滤波的技术效果。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

放大器将信号监测设备反馈信号放大后传递给滤波器。倍频器将交流激励信号的频率加倍后提供给滤波器。滤波器根据倍频器的频率确定低通滤波的转折频率，将放大器提供的信号进行低通滤波后输出，低通滤波的转折频率可根据交流激励信号频率的改变而变化，滤波精度高，输出稳定可靠。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图1，本实用新型实施例提供的转折频率可自动调整的有源低通滤波装置，包括：信号监测设备、放大器、倍频器及滤波器；信号监测设备的信号输入端连接交流激励信号，信号监测设备的信号输出端与放大器的信号输入端通信连接；放大器的信号输出端与滤波器的第一信号输入端通信连接；倍频器的信号输入端也连接交流激励信号，倍频器的信号输出端与滤波器的第二信号输入端通信连接。其中，放大器用于将由信号监测设备输出的反馈信号放大后提供给滤波器；倍频器用于将交流激励信号的频率提升100倍后提供给滤波器；滤波器用于根据倍频器的频率确定低通滤波的转折频率，将放大器提供的信号进行低通滤波后输出。因此，低通滤波的转折频率可根据交流激励信号频率的改变而变化。

在本实施例中，信号监测设备为传感器。放大器为由ADI公司生产的仪表放大器AD620，该放大器的增益仅需要一个外部电阻来进行配置，增益范围可在1至10000之间调节。AD620具有高精度(最大非线性度40ppm)、低失调电压(50uV)和低失调漂移(最大0.6uV/℃)的特性，是传感器接口精密数据采集的理想选择。滤波器为由MAXIM公司生产的MAX292芯片，MAX292芯片是一款8阶低通开关电容型滤波器，是贝塞尔滤波器的一种，该类滤波器具有最平坦的幅度和相位响应，带通的相位响应近乎呈线性，可用于减少所有IIR滤波器固有的非线性相位失真。由于该滤波器具有向其截止频率以下所有频率提供等量延迟的特性，因而可以在不损害频带内多信号相位关系的前提下，消除带外噪声。另外，贝塞尔滤波器的阶跃响应很快并且没有过冲和振铃，使它在作为平滑滤波器和抗混叠滤波器时表现出优异的性能。MAX292芯片的低通转折频率可设置在0.1Hz至25kHz之间，输入基准时钟和滤波器转折频率的关系是100:1，例如,若要使滤波器的转折频率设置在1kHz，那么输入的基准时钟必须是100kHz。

为满足MAX292芯片的输入基准时钟和滤波器转折频率为100:1的关系，需要将传感器的交流激励信号的频率提升100倍后再提供给MAX292芯片。本实用新型实施例使用倍频器来提升频率。这里对倍频器的结构进行具体说明，倍频器包括：分频器、压控振荡器及相位比较器；压控振荡器的信号输出端与分频器、滤波器的第二信号输入端通信连接；分频器的信号输出端与相位比较器的第一信号输入端通信连接；相位比较器的第二信号输入端连接交流激励信号；相位比较器的信号输出端与压控振荡器的信号输入端通信连接。

具体地，参见图2，压控振荡器和相位比较器可以通过由NXP公司生产的锁相环芯片74HC4046来实现，分频器则可以通过由Altera公司生产的芯片EPM240来实现。74HC4046中的压控振荡器的频率输出脚与EPM240的频率输出脚相连，EPM240将频率降低为输入频率的1/100后输出给74HC4046的相位比较器，74HC4046的相位比较器将EPM240的输出频率与接收到的交流激励信号频率进行比较。当两个频率出现偏差时，通过调整74HC4046中压控振荡器的输入电压来改变压控振荡器的输出频率，从而使输出频率稳定在交流激励信号频率的100倍，实现倍频的效果。

传感器交流激励信号频率的改变会引起MAX292的低通转折频率设定值的改变，最终实现了转折频率可自动调整的有源低通滤波装置。

对本实用新型实施例提供的转折频率可自动调整的有源低通滤波装置的工作原理进行说明：

放大器将传感器反馈信号放大后传递给滤波器。倍频器将交流激励信号的频率提升100倍后提供给滤波器。滤波器根据倍频器的频率确定低通滤波的转折频率，将仪表放大器提供的信号进行低通滤波后输出，低通滤波的转折频率可根据交流激励信号频率的改变而变化。本实用新型实施例可以根据交流激励信号变换低通滤波的转折频率，滤除传感器反馈信号中的高频噪声，为后级处理提供干净、稳定的信号。这里需要说明的是，当选用的传感器需要使用交流信号作为激励信号且传感器反馈信号的频率与交流激励信号的频率相同时，可以采用本实用新型实施例提供的有源低通滤波装置。

【技术效果】

放大器将信号监测设备反馈信号放大后传递给滤波器。倍频器将交流激励信号的频率加倍后提供给滤波器。滤波器根据倍频器的频率确定低通滤波的转折频率，将放大器提供的信号进行低通滤波后输出，低通滤波的转折频率可根据交流激励信号频率的改变而变化，滤波精度高，输出稳定可靠。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。