一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器的製造方法
2023-07-09 23:58:26 1
一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器，該抗混疊帶通濾波器包括：兩片連續時間有源濾波器晶片、同相放大器和衰減電阻；所述的兩片連續時間有源濾波器晶片串聯在一起，每個連續時間有源濾波器晶片的管腳輸入端和管腳輸出端在對應位置分別連接三個電阻構成三組連接電阻，其中兩組連接電阻分別用於決定帶通濾波的中心頻率和帶通濾波的Q值，另一組連接電阻決定濾波增益，衰減電阻的輸出端與該組連接電阻連接，其輸入端與同相放大器連接。利用本實用新型的抗混疊帶通濾波器的中心工作頻率能夠達到500kHz，且幅頻特性的矩形係數能滿足帶通採樣抗混疊濾波要求。
【專利說明】一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及濾波器【技術領域】，特別涉及一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器。
【背景技術】
[0002]隨著海洋開發的不斷升溫，高頻圖像聲納的需求越來越多。圖像聲納接收機輸出的模擬信號在模/數(A/D)轉換前必須有抗混疊濾波器。
[0003]與常見的開關電容濾波器相比，連續時間有源濾波器沒有開關時鐘，因而連續時間有源濾波器比開關電容濾波器具有更低的噪聲和更大的動態範圍。目前在聲納接收機中抗混疊濾波器廣泛採用連續時間有源專用濾波器晶片，如MAXM公司生產的MAX274/MAX275和Linear Technology公司生產的LTC1562等專用濾波器晶片，但這些專用濾波器晶片用作帶通濾波器時中心頻率上限為300kHz (見這些晶片的PDF文檔說明)，不能滿足工作頻率為300kHz?500kHz的高頻圖像聲納的要求。研製工作頻率為300kHz?500k Hz高頻圖像聲納接收機的抗混疊濾波器一般採用運放，但採用運放的帶通濾波器難以滿足頻譜抗混疊要求，主要是該濾波器幅頻特性的矩形係數難以達到5以下，尤其是後面模/數轉換(A/D)進行帶通採樣時對抗混疊帶通濾波器幅頻特性的矩形係數要求更高。
[0004]綜上所述，研製幅頻特性的矩形係數小於5、中心工作頻率為300kHz?500k Hz連續時間有源帶通濾波器對於高頻圖像聲納尤其迫切，該技術對於同樣工作頻率的其它【技術領域】也很有用。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於，為解決現有技術中所應用的抗混疊濾波器存在著上述技術問題，提供一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器，利用本實用新型的抗混疊帶通濾波器的中心工作頻率能夠達到500kHz，且幅頻特性的矩形係數能滿足帶通採樣抗混疊濾波要求。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型提供一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器，該抗混疊帶通濾波器包括:兩片連續時間有源濾波器晶片、同相放大器和衰減電阻；所述的兩片連續時間有源濾波器晶片串聯在一起，每個連續時間有源濾波器晶片的管腳輸入端和管腳輸出端在對應位置分別連接三個電阻構成三組連接電阻，其中兩組連接電阻分別用於決定帶通濾波的中心頻率和帶通濾波的Q值，另一組連接電阻決定濾波增益，衰減電阻的輸出端與該組連接電阻連接，其輸入端與同相放大器連接。
[0007]作為上述技術方案的進一步改進，所述連續時間有源濾波器晶片採用MAX275型
-H-* I I
心/T O
[0008]本實用新型的一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器優點在於:通過將兩片連續時間有源帶通濾波器晶片的性能決定電阻由原來的四組共16個電阻減少到本實用新型的三組共12個電阻，使抗混疊帶通濾波器的中心工作頻率由300kHz的上限擴展到500kHz ;同時，為了防止由於阻值變小所導致灌入晶片的輸入電流超負荷，使其燒毀，在決定濾波增益的一組連接電阻進行電流輸入前，需通過衰減電阻進行衰減，而在衰減前還需要同相放大器在進行緩衝隔離時提供一定的增益以補償後面的衰減。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型實施例中的一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器的電路圖。
[0010]圖2為本實用新型實施例中的一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器的幅頻特性曲線圖。
[0011]圖3為本實用新型實施例中的一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器的相頻特性曲線圖。
[0012]圖4為本實用新型實施例中的一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本實用新型所述一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器進行詳細說明。
[0014]本實用新型的一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器，該抗混疊帶通濾波器包括:兩片連續時間有源濾波器晶片、同相放大器和衰減電阻；所述的兩片連續時間有源濾波器晶片串聯在一起，每個連續時間有源濾波器晶片的管腳輸入端和管腳輸出端在對應位置分別連接三個電阻構成三組連接電阻，其中兩組連接電阻分別用於決定帶通濾波的中心頻率和帶通濾波的Q值，另一組連接電阻決定濾波增益，衰減電阻的輸出端與該組連接電阻連接，其輸入端與同相放大器連接。
[0015]在數位化雙頻(IOOkHz和500kHz)側掃聲納的研製過程中，500kHz的左、右側側掃聲納接收機需要一種高性能、低噪聲、尤其能滿足帶通採樣抗混疊濾波要求的連續時間有源帶通濾波器。在本實施例中，以用於高頻為500kHz的左、右側側掃聲納接收機的濾波器為例，對本實用新型的抗混疊帶通濾波器進行說明。
[0016]如圖1所示，所述抗混疊帶通濾波器中的兩片連續時間有源濾波器晶片均採用MAX275型晶片。每片MAX275型晶片包含兩個相同的二階濾波器部分，兩片MAX275晶片串接起來能夠實現八階帶外衰減大於40dB的Butterworth、Chebyshev和Bessel濾波器的響應，具有低通、帶通或高通濾波功能。每片MAX275晶片的管腳輸入端和管腳輸出端在對應位置分別連接三個電阻，兩片MAX275晶片共連接12個電阻，在圖1中分別用RX1、RX2及RX3表示(其中X分別為A、B、C和D，下同)；RX1決定濾波增益，RX2決定帶通濾波的中心頻率，RX3決定帶通濾波的Q值。按照圖1標示的各元器件數值連接的電路，通過將兩片MAX275晶片的性能決定電阻由原來的四組共16個電阻減少到本實用新型的三組共12個電阻，使抗混疊帶通濾波器的中心工作頻率由300kHz的上限擴展到500kHz,能實現中心頻率為500kHz、矩形係數為3.8的抗混疊帶通濾波器。另外，由於中心工作頻率的提高，RX1、RX2和RX3的阻值變小，為了防止灌入MAX275晶片的輸入電流過大而燒毀晶片，在RAl和RCl進行電流輸入前，需通過衰減電阻進行衰減，同時在衰減前用運放組成同相放大器，該同相放大器在進行緩衝隔離時能提供一定的增益以補償後面的衰減。
[0017]如圖4所示，在本實施例中兩片MAX275晶片的輸入端均連接同相放大器及衰減電阻，為了防止灌入MAX275晶片的輸入電流過大而燒毀晶片，在每片MAX275晶片前插入衰減電阻進行電流衰減，同時在衰減電阻前用運放組成的同相放大器，該同相放大器將輸入信號與MAX275晶片隔離起來，減少輸入信號對MAX275晶片的影響，同時在緩衝隔離時能提供一定的增益以補償後面的電流衰減。
[0018]圖2示出了上述實施例中的一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器的幅頻特性曲線，橫坐標為抗混疊帶通濾波器的電路輸入線性掃頻信號的頻率變化情況，縱坐標為對應輸入線性掃頻信號的各個頻率點輸出信號相對於輸入信號的增益。圖2表明本實用新型電路的幅頻特性具有帶通濾波的功能，該帶通濾波器的中心工作頻率為500kHz，通頻帶為480kHz?520kHz，矩形係數為3.8。
[0019]圖3示出了在圖2中幅頻特性曲線圖的基礎上繪出的相頻特性曲線，橫坐標為抗混疊帶通濾波器的電路輸入線性掃頻信號的頻率變化情況，縱坐標為抗混疊帶通濾波器的電路輸出信號相對於輸入信號的相移，從圖3可以看出在通頻帶為480kHz?520kHz的範圍內相頻曲線線性度良好。圖2和圖3表明，本實用新型實施例中的一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器確實將MAX275型晶片的中心工作頻率300kHz的上限擴展到500kHz，幅頻特性曲線和相頻特性曲線完全符合雙頻側掃聲納500kHz左、右側接收機對帶通濾波的要求。
[0020]最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。儘管參照實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器，其特徵在於，該抗混疊帶通濾波器包括:兩片連續時間有源濾波器晶片、同相放大器和衰減電阻；所述的兩片連續時間有源濾波器晶片串聯在一起，每個連續時間有源濾波器晶片的管腳輸入端和管腳輸出端在對應位置分別連接三個電阻構成三組連接電阻，其中兩組連接電阻分別用於決定帶通濾波的中心頻率和帶通濾波的Q值，另一組連接電阻決定濾波增益，衰減電阻的輸出端與該組連接電阻連接，其輸入端與同相放大器連接。
2.根據權利要求1所述的基於連續時間有源濾波器晶片的抗混疊帶通濾波器，其特徵在於，所述連續時間有源濾波器晶片採用MAX275型晶片。
【文檔編號】H03H9/46GK203590174SQ201320756817
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】何先忠 申請人:中國科學院聲學研究所