二阶低通滤波放大电路的制作方法

1.本技术涉及传感器应用电路领域，尤其是涉及一种二阶低通滤波放大电路。


背景技术：

2.目前,移动物体的检测一般采用微波感应器进行检测获得多普勒信号，而微波感应器输出的多普勒信号存在输出电压小且存在高频信号干扰，控制芯片无法识别的问题。因此，现有的方案，一般会在微波感应器输出的多普勒信号和控制芯片之间设置低通滤波的放大电路，放大多普勒信号且滤除高频干扰。
3.现有的低通滤波放大电路在滤除无用的高频信号的同时，对多普勒信号中有用的较高频信号也产生了较严重的信号衰减。从而导致控制芯片对较高频的信号频率获取远远低于实际，控制芯片的部分数据采集出现误差。


技术实现要素：

4.为了降低较高频信号衰减导致采集的误差，本技术提供一种二阶低通滤波放大电路。
5.本技术提供一种二阶低通滤波放大电路，采用如下的技术方案：
6.一种二阶低通滤波放大电路，包括
7.运算放大器u1，包括同相输入端、反相输入端和放大输出端；
8.基准电压电路，包括基准电压端，所述基准电压端连接于运算放大器u1的同相输入端，用于为运算放大器u1提供基准电压；
9.初阶低通滤波电路，包括初阶滤波输入端和初阶滤波输出端，所述初阶滤波输入端构成信号输入端用于接收外部的输入信号，所述初阶滤波输出端向运算放大器u1的反相输入端输出低通滤波的初阶滤波信号；
10.末阶低通滤波电路，包括末阶滤波输入端和末阶滤波输出端，所述末阶滤波输入端连接运算放大器u1的放大输出端接收运算放大信号，所述末阶滤波输出端输出低通滤波的末阶滤波信号；所述末阶滤波输出端构成信号输出端用于向外部输出放大信号；
11.rc积分反馈电路，包括积分输入端和积分反馈端，所述积分输入端连接末阶滤波输出端接收末阶滤波信号，积分反馈端向运算放大器u1的反相输入端反馈rc积分的积分反馈信号。
12.通过采用上述技术方案，微波感应器检测获得多普勒信号从初阶低通滤波电路中进入，经过初阶低通滤波电路的低通滤波保留有效频率后，进入运算放大器u1放大，末阶低通滤波电路对放大后的信号进行低通滤波，同时对较高频的波形产生衰减，而针对衰减，技术方案将末阶滤波后的波形信号通过rc积分反馈电路积分防止电压值突变并反馈，能够对解决波形信号衰减的问题，虽然积分反馈后最终输出的信号电压数值和原先数值产生误差，但是由于微波感应器是通过检测波形信号的频率值反馈物体的移动；因此本技术通过rc积分反馈，解决了现有二阶低通滤波放大电路存在的较高频信号衰减导致采集的误差的
问题。
13.可选的：还包括消振电容c4,所述消振电容c4连接于运算放大器u1的反相输入端和放大输出端之间。
14.通过采用上述技术方案，消振电容c4能对运算放大器u1的放大输出端输出的运算放大信号中的高频振动快速反馈至反相输入端来消除。
15.可选的：所述rc积分反馈电路包括并联于积分输入端和积分反馈端的积分电阻r3和积分电容c3。
16.可选的：所述初阶低通滤波和rc积分反馈电路之间设置有隔直电容c6和比例调节电阻r5,所述比例调节电阻r5的一端连接rc积分反馈电路的积分反馈端, 比例调节电阻r5的另一端连接隔直电容c6的一端,所述隔直电容c6的另一端连接初阶低通滤波电路的滤波输出端。
17.通过采用上述技术方案，比例调节电阻r5和积分电阻r3之间的比值，控制运算放大器u1的放大倍数，因此可根据实际需求调节比例调节电阻r5，来控制放大倍数。
18.可选的：所述rc积分反馈电路的积分反馈端和运算放大器u1的反相输入端之间连接有基准电阻r4。
19.可选的：所述基准电阻r4和运算放大器u1的反相输入端之间的节点连接有一端接地的进阶滤波电容c5，所述进阶滤波电容c5和基准电阻r4构成进阶低通滤波电路。
20.通过采用上述技术方案，进阶滤波电容c5和基准电阻r4构成进阶低通滤波电，对进入运算放大器u1的信号进行进一步的低通滤波。
21.可选的：所述基准电压电路包括连接于电源电压和基准地之间的第一偏置电阻r11和第二偏置电阻r12以及并联于第二偏置电阻r12上的去耦电容c10。
22.可选的：所述基准电压电路还包括并联于第二偏置电阻r12的稳压二极管z1。
23.通过采用上述技术方案，稳压二极管z1为基准电压电路提供稳定的压降，避免出现电源电压突变的情况。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
25.（1）信号输出不易衰减，相对稳定，应用于微波感应器可以提升感应距离稳定性；
26.（2）可根据实际需求调节比例调节电阻r5大小，控制运算放大器u1的信号放大倍数。
附图说明
27.图1为二阶低通滤波放大电路实施例1的电路示意图；
28.图2为二阶低通滤波放大电路实施例2的电路示意图；
29.图3为二阶低通滤波放大电路实施例3的电路示意图；
30.图4为二阶低通滤波放大电路实施例4的电路示意图；
31.图5为二阶低通滤波放大电路实施例5的电路示意图。
32.附图标记：1、基准电压电路；2、初阶低通滤波电路；3、末阶低通滤波电路；4、rc积分反馈电路；5、进阶低通滤波电路。
具体实施方式
33.以下结合附图1
‑
5对本技术作进一步详细说明。
34.目前,移动人体一般采用微波感应器进行检测获得多普勒信号，而采集的多普勒信号中不同的频率一般对应人不同的行走速度。现有的大致可以分为，7
‑
18hz缓慢行走，18
‑
28hz正常行走和28
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45hz快速行走。
35.但是，微波感应器输出的多普勒信号存在输出电压小且存在高频信号干扰，因此，本技术实施例公开一种二阶低通滤波放大电路，会在微波感应器输出的多普勒信号和控制芯片之间设置低通滤波的放大电路，放大多普勒信号且滤除高频干扰。
36.实施例1
37.如图1所示，一种二阶低通滤波放大电路包括用于接收微波感应器输出信号的ifin信号输入端和用于向控制芯片输出滤波放大信号的ifout信号输出端，以及运算放大器u1、基准电压电路1、初阶低通滤波电路2、末阶低通滤波电路3和rc积分反馈电路4。其中，微波感应器输入的多普勒信号首先通过初阶低通滤波电路2进行初阶低通滤波，将高于人体行走频率的高频信号滤除获得初阶滤波信号；而后初阶滤波信号传输至运算放大器u1中，经由运算放大器u1将和基准电压电路1的基准电压比较放大，再由运算放大器u1输出至末阶低通滤波电路3中，由末阶低通滤波电路3，进一步对放大后的信号滤波输出末阶滤波信后。之后rc积分反馈电路4接收末阶滤波信号，在rc积分反馈电路4的作用下，避免末阶滤波信号出现突变，再负反馈输入至运算放大器u1中，从而解决了波形信号中较高频的衰减问题导致采集的误差的问题。
38.运算放大器u1包括同相输入端、反相输入端和放大输出端，基准电压电路1连接于同相输入端，为运算放大器u1提供基准电压；初阶低通滤波电路2通过外围电路连接运算放大器u1的反向输入端，用于向运算放大器u1反向输入端输出初阶滤波信号。末阶低通滤波电路3连接运算放大器u1的放大输出端，接收运算放大器u1输出的运算放大信号。rc积分反馈电路4接收末阶滤波信号，通过外围电路连接运算放大器u1的反向输入端向运算放大器u1的反相输入端反馈rc积分的积分反馈信号。
39.具体的，基准电压电路1包括连接于电源电压和基准地之间的第一偏置电阻r11和第二偏置电阻r12以及并联于第二偏置电阻r12上的去耦电容c10。其中第一偏置电阻r11和第二偏置电阻r12之间的节点构成基准电压端，基准电压端连接于运算放大器u1的同相输入端，用于为运算放大器u1提供基准电压。
40.初阶低通滤波电路2包括初阶滤波电阻r1和初阶滤波电容c1，初阶滤波电阻r1的一端为初阶滤波输入端，初阶滤波输入端连接ifin信号输入端接收外部的输入信号，初阶滤波电阻r1的另一端连接初阶滤波电容c1的一端，初阶滤波电容c1的另一端接地。初阶滤波电阻r1和初阶滤波电容c1之间的节点构成初阶滤波信号的初阶滤波输出端。
41.运算放大器u1的外围电路包括隔直电容c6、比例调节电阻r5、次级滤波电容c7和基准电阻r4。其中隔直电容c6一端连接初阶低通滤波电路2的输出端，另一端分别连接次级滤波电容c7的一端和比例调节电阻r5的一端，次级滤波电容c7的另一端接地，比例调节电阻r5的另一端连接基准电阻r4的一端，基准电阻r4的另一端连接运算放大器u1的反相输入端。其中隔直电容c6用于滤除初阶滤波信号中的直流信号。
42.末阶低通滤波电路3包括末阶滤波电阻r2和末阶滤波电容c2，末阶滤波电阻r2的
一端构成末阶滤波输入端连接运算放大器u1的运算放大输出端，末阶滤波电阻r2的另一端和末阶滤波电容c2的一端连接，末阶滤波电容c2的另一端接地。末阶滤波电阻r2和末阶滤波电容c2之间的节点构成输出末阶滤波信号的末阶滤波输出端。末阶滤波输出端连接ifout信号输出端用于向控制芯片输出滤波放大信号。
43.rc积分反馈电路4包括积分输入端和积分反馈端，积分输入端连接末阶滤波输出端接收末阶滤波信号，积分反馈端连接于比例调节电阻r5和基准电阻r4之间的节点，向运算放大器u1的反相输入端反馈rc积分的积分反馈信号。具体的，rc积分反馈电路4包括并联于积分输入端和积分反馈端的积分电阻r3和积分电容c3，积分电阻r3和积分电容c3配合主要起到防止滤波放大信号突变。此外，通过比例调节电阻r5和积分电阻r3之间的比值，能够确定比例调节电阻r5和基准电阻r4之间的节点的电压，从而确定运算放大器u1的放大倍数，因此可根据实际需求调节比例调节电阻r5，来控制放大倍数。
44.综上，本实施例中微波感应器检测获得多普勒信号从初阶低通滤波电路2中进入，经过初阶低通滤波电路2的低通滤波保留有效频率后，进入运算放大器u1放大，末阶低通滤波电路3对放大后的信号进行低通滤波，同时对较高频的波形产生衰减。而针对衰减，末阶滤波后的波形信号通过rc积分反馈电路4积分防止电压值突变并反馈，虽然积分反馈后最终输出的信号电压数值和原先数值产生误差，但是由于微波感应器是通过检测波形信号的频率值反馈物体的移动；因此本技术通过rc积分反馈，解决了现有二阶低通滤波放大电路存在的较高频信号衰减导致采集的误差的问题。
45.实施例2
46.如图2所示，第二偏置电阻r12上还并联有稳压二极管z1，稳压二极管z1为基准电压电路1提供稳定的压降，避免出现电源电压突变的情况。
47.实施例3
48.如图3所示，一种二阶低通滤波放大电路与实施例2不同之处在于，还包括消振电容c4,所述消振电容c4连接于运算放大器u1的反相输入端和放大输出端之间。消振电容c4能对运算放大器u1的放大输出端输出的运算放大信号中的高频振动快速反馈至反相输入端来消除。
49.实施例4
50.如图4所示，一种二阶低通滤波放大电路与实施例1不同之处在于，基准电阻r4和运算放大器u1的反相输入端之间的节点连接有一端接地的进阶滤波电容c5，进阶滤波电容c5和基准电阻r4构成进阶低通滤波电路5，对进入运算放大器u1的信号进行进一步的低通滤波。
51.实施例5
52.如图5所示，一种二阶低通滤波放大电路与实施例2不同之处在于，基准电阻r4和运算放大器u1的反相输入端之间的节点连接有一端接地的进阶滤波电容c5，进阶滤波电容c5和基准电阻r4构成进阶低通滤波电路5，对进入运算放大器u1的信号进行进一步的低通滤波。
53.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。