超声波用可编程带通滤波器电路

1.本技术涉及超声波测量领域，具体地，涉及一种超声波用可编程带通滤波器电路。


背景技术：

2.随着物联网技术的兴起，超声波作为物联网技术的热点，也备受关注，超声波在测距、定位、材料检测、医学检测、工业清洗等领域广泛应用。但是在超声波信号采集过程中，由于环境中的各种干扰，导致实际采集到的信号中有大量的噪声信号，尤其是在超声波信号微弱的时候，超声波信号会被淹没在噪声里，所以在超声波信号采集系统里需要用到滤波器。
3.开发者在实际的电路中调试滤波器时，其参数往往是固定的，若要改变滤波器的特性，往往需要进行更换元器件；现有的可编程滤波器，可以通过数字接口对滤波器进行灵活控制，避免更换元器件，但是它们往往工作频段较低、q值不高，难以应对较高频率的超声波信号。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术中的至少一个不足，本技术实施例提供一种超声波用可编程带通滤波器电路。
5.第一方面，提供一种超声波用可编程带通滤波器电路，包括滤波器电路和数字接口电路；滤波器电路用于对信号进行滤波，数字接口电路用于对滤波器电路进行编程；滤波器电路包括数字电位器u1、数字电位器u2、数字电位器u4和运算放大器u3。
6.在一个实施例中，还包括电容c1、电容c2、电容c3、电容c4和sma插座p1；
7.数字电位器u2的引脚3为信号输入端，引脚5连接节点3，引脚8连接+5v信号，引脚4连接-5v信号，引脚1连接inc2信号，引脚2连接u/d2信号，引脚7连接cs2信号；数字电位器u4引脚5连接gnd，引脚3连接节点3，引脚8连接+5v信号，引脚4连接-5v信号，引脚1连接inc4信号，引脚2连接u/d4信号，引脚7连接cs4信号；电容c2一端连接节点3，另一端连接数字电位器u1的引脚3和运算放大器u3的引脚3；电容c1一端连接节点3，另一端连接数字电位器u1的引脚5和运算放大器u3的引脚7；运算放大器u3的引脚4连接gnd信号，引脚8连接+5v信号，引脚5连接-5v信号；数字电位器u1引脚8连接+5v信号，引脚4连接-5v信号，引脚1连接inc1信号，引脚2连接u/d1信号，引脚7连接cs1信号；电容c3和电容c4分别串联+5v和-5v信号。
8.在一个实施例中，的数字接口电路包括排针接口p2，排针接口p2的引脚1、引脚11均与gnd信号相连，排针接口p2的引脚2、3、4、5、6、7、8、9、10分别连接inc1、u/d1、cs1、inc2、u/d2、cs2、inc4、u/d4、cs4信号。
9.相对于现有技术而言，本技术具有以下有益效果：
10.(1)采用高带宽运算放大器，大大提升了该带通滤波器的工作范围；
11.(2)采用数字电位器调节滤波器参数，控制方式简单可靠，上电后不需要重复设置；
12.(3)基于无限增益多路负反馈有源二阶带通滤波器，具有较很高的q值，在可编程的同时具有很高的频率选择性。
附图说明
13.本技术可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。在附图中：
14.图1示出了根据本技术实施例的超声波用可编程带通滤波器电路的原理图。
15.附图标记：
16.1-滤波器电路，2-数字接口电路，3-节点。
具体实施方式
17.在下文中将结合附图对本技术的示例性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施例的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中可以做出很多特定于实施例的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施例的不同而有所改变。
18.在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本技术，在附图中仅仅示出了与根据本技术的方案密切相关的装置结构，而省略了与本技术关系不大的其他细节。
19.应理解的是，本技术并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。在本文中，在可行的情况下，实施例可以相互组合、不同实施例之间的特征替换或借用、在一个实施例中省略一个或多个特征。
20.本技术实施例提供一种超声波用可编程带通滤波器电路，参见图1，包括滤波器电路1和数字接口电路2；滤波器电路1用于对信号进行滤波，数字接口电路2用于对滤波器电路1进行编程；滤波器电路1包括数字电位器u1、数字电位器u2、数字电位器u4和运算放大器u3。
21.该实施例中，运算放大器u3型号为opa818，是一款低噪声、高灵敏度放大器，增益平坦度为125mhz，增益带宽积为2.7ghz，即当放大器的增益为1时，它的最大带宽可以达到2.7ghz，供电电源使用
±
5v双电源；数字电位器u1、数字电位器u2和数字电位器u4型号为x9c104，是一款100阶数字电位器，电阻范围为40ω～100kω，具有温度补偿功能，电阻误差为
±
20％，可以通过inc、u/d和cs引脚进行编程，数据被存放在非易失性存储器中，在下次上电之后可重新调用。
22.该实施例克服了传统电路调试需要手动更换元器件的繁琐流程，和现有可编程滤波器工作频段低、q值低等问题，采用高带宽运算放大器，提升了滤波器电路1的工作范围，采用数字电位器调节滤波器参数，其控制方式简单可靠，上电后不需要重复设置。
23.在一个实施例中，超声波用可编程带通滤波器电路还包括电容c1、电容c2、电容c3、电容c4和sma插座p1；
24.数字电位器u2的引脚3为信号输入端，引脚5连接节点3，引脚8连接+5v信号，引脚4连接-5v信号，引脚1连接inc2信号，引脚2连接u/d2信号，引脚7连接cs2信号，数字电位器u2在电路中的的电阻为ru2；数字电位器u4引脚5连接gnd，引脚3连接节点3，引脚8连接+5v信
号，引脚4连接-5v信号，引脚1连接inc4信号，引脚2连接u/d4信号，引脚7连接cs4信号；电容c2一端连接节点3，另一端连接数字电位器u1的引脚3和运算放大器u3的引脚3，这里，u4在电路中的电阻的为ru4，电容c2的容值为100pf；电容c1一端连接节点3，另一端连接数字电位器u1的引脚5和运算放大器u3的引脚7，这里，电容c1的容值为100pf；运算放大器u3的引脚4连接gnd信号，引脚8连接+5v信号，引脚5连接-5v信号；数字电位器u1引脚8连接+5v信号，引脚4连接-5v信号，引脚1连接inc1信号，引脚2连接u/d1信号，引脚7连接cs1信号，数字电位器u1在电路中的电阻为ru1；电容c3和电容c4分别串联+5v和-5v信号，用作u2的引脚8和引脚5处的滤波电容。
25.在一个实施例中，的数字接口电路2包括排针接口p2，排针接口p2的引脚1、引脚11均与gnd信号相连，排针接口p2的引脚2、3、4、5、6、7、8、9、10分别连接inc1、u/d1、cs1、inc2、u/d2、cs2、inc4、u/d4、cs4信号。
26.u/d1、u/d2和u/d4信号分别用来设置数字电位器u1、数字电位器u2和数字电位器u4阻值的变化方向，信号为高电平对应为阻值增加，信号为低电平对应为阻值减少；inc1、inc2和inc4分别用来设置数字电位器u1、数字电位器u2和数字电位器u4阻值变化的多少，当设置完数字电位器u1、数字电位器u2和数字电位器u4的阻值变化方向时，inc信号上每出现一个控制信号负边沿，对应的数字电位器芯片阻值将变化一阶，最终改变电阻值ru1、电阻值ru2和电阻值ru4；cs1、cs2和cs4分别控制数字电位器u1、数字电位器u2和数字电位器u4的工作状态，当cs信号为低电平时，对应的数字电位器芯片正常工作，当cs信号为高电平时，对应的数字电位器芯片进入待机状态。
27.以上所述，仅为本技术的各种实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。