多档截止频率的椭圆滤波装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种滤波器，尤其涉及一种椭圆滤波器的改进。


背景技术：

2.一般测试信号含有低频有用信号和高频无用信号，测试信号在送到数据采集器时会有开关效应，根据香农定理，会有高频信号混迭到低频信号里面，故要在测试信号送入数据采集器之前加入抗混迭滤波器。一般抗混迭滤波器采用8 阶butterworth低通滤波器。抗混迭低通滤波器由于对阻带衰减率的要求高，八阶低通滤波器的阻带衰减率达不到这个指标。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种通带波动小、过渡带低、阻带衰减率高的多档截止频率的椭圆滤波器。
4.本实用新型采用如下技术方案实现：多档截止频率的椭圆滤波装置，包括椭圆滤波器、前置滤波器和后置滤波器，所述前置滤波器设于所述椭圆滤波器的前端，所述后置滤波器设于所述椭圆滤波器的后端，所述前置滤波器消除椭圆滤波器的信号混迭，所述后置滤波器为所述椭圆滤波器的平滑滤波器。
5.所述前置滤波器和所述后置滤波器均为三阶巴特沃斯低通滤波器；
6.所述前置滤波器包括四个截止频率组，每个截止频率组与三阶巴特沃斯低通滤波器的每档截止频率一一对应，由多路模拟开关cd4052控制在三阶巴特沃斯低通滤波器的每档截止频率之间切换。
7.所述椭圆滤波器为max293滤波器芯片，采用2mhz晶振和2个非门及电阻、电容得到2mhz的时钟，再经过bcd码计数器cd4518分频，得到十一档截止频率组，由截止频率开关控制优先编码器74hc148，优先编码器74hc148 经过四与门74hc08、六非门74hc04和四或门74hc32控制在十一档截止频率组中各频率之间相互切换与所述前置滤波器的四个截止频率组中各频率一一对应。
8.编号为n1的优先编码器74hc148的5脚输入端接地，编号为n1的优先编码器74hc148的10脚、编号为n1的优先编码器74hc148的11脚、编号为 n1的优先编码器74hc148的12脚、编号为n1的优先编码器74hc148的13 脚、编号为n1的优先编码器74hc148的1脚、编号为n1的优先编码器74hc148 的2脚、编号为n1的优先编码器74hc148的3脚和编号为n1的优先编码器 74hc148的4脚输入端均接上拉电阻；
9.编号为n2的优先编码器74hc148的5脚输入端接编号为n1的优先编码器 74hc148的15脚，编号为n2的优先编码器74hc148的10脚、编号为n2的优先编码器74hc148的11脚、编号为n2的优先编码器74hc148的12脚、编号为n2的优先编码器74hc148的13、编号为n2的优先编码器74hc148的1 脚、编号为n2的优先编码器74hc148的2脚、编号为n2的优先编码器74hc148 的3脚和编号为n2的优先编码器74hc148的4脚输入端均接上拉电阻。
10.编号为n1的优先编码器74hc148的6脚为n1c，编号为n1的优先编码器74hc148的7脚为n1b，编号为n1的优先编码器74hc148的9脚为n1a；编号为n2的优先编码器74hc148的6脚为n2c；编号为n2的优先编码器 74hc148的7脚为n2b；编号为n2的优先编码器74hc148的9脚为n2a。
11.n1c接编号为n3的四与门74hc08的12脚，n2c接编号为n3的四与门74hc08的13脚，编号为n3的四与门74hc08的11脚为c2；
12.n1b接编号为n3的四与门74hc08的9脚，n2b接编号为n3的四与门 74hc08的10脚，编号为n3的四与门74hc08的8脚为c1；
13.n1a接编号为n3的四与门74hc08的4脚，n2a接编号为n3的四与门 74hc08的5脚，编号为n3的四与门74hc08的6脚为c0；
14.编号为n2的优先编码器74hc148的5脚接编号为n1的优先编码器 74hc148的15脚，编号为n2的优先编码器74hc148的5脚为c3。
15.c0输入至编号为n5的6非门74hc04的3脚，c2输入至编号为n5的6 非门74hc04的11脚，电阻r17两端分别接编号为n5的六非门74hc04的1 脚和2脚，编号为n5的六非门74hc04的1脚接电容c1后接地，编号为y1 的2mhz晶振一端接编号为n5的六非门74hc04的1脚，另一脚接电容c2后接地，同时经电阻r18与n5的2脚相连；
16.编号为n5的六非门74hc04的2脚接编号为n5的六非门74hc04的13脚，编号为n5的六非门74hc04的12脚为输出方波信号，编号为n5的六非门 74hc04的12脚接编号为n9的bcd码计数器cd4518的时钟输入端9脚，编号为n9的bcd码计数器cd4518的10脚接高电平，编号为n9的bcd码计数器cd4518的15脚接编号为n9的bcd码计数器cd4518的14脚。
17.相比现有技术，本实用新型多档截止频率的椭圆滤波器具有截止频率范围宽(10hz
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20khz)，通带波动小(0.1db)，并且从低频到截止频率均为通带，过渡带低(＜0.5)，阻带衰减率高(大于
‑
120db)等特点，可广泛应用于电压信号的预处理。
附图说明
18.图1是本实用新型电路原理图；
具体实施方式
19.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
20.如图1所示，前置滤波器和后置滤波器选用三阶巴特沃斯低通滤波器。前置滤波器为抗混迭低通滤波器，抗混迭低通滤波器的截止频率分为十一档，从 10hz、20hz、50hz～10khz、20khz，把11档滤波器截止频率分为4组，即为四个截止频率组，其中第一组：10hz、20hz；第二组：50hz、100hz、200hz；第三组：500hz、1khz、2khz；第四组：5khz、10khz、20hz。抗混迭低通滤波器的一组截止频率对应于三阶巴特沃斯低通滤波器的一个截止频率，故三阶巴特沃斯低通滤波器共有4挡截止频率。三阶巴特沃斯低通滤波器的截止频率由多路模拟开关cd4052控制，cd4052的控制端9脚为c3，控制端10脚为 c2。三阶低通滤波器截止频率和椭圆滤波器截止频率之间的关系如表1：
[0021][0022]
表1
[0023]
椭圆滤波器的截止频率分为11档，也即是专用滤波器芯片max293的输入时钟也分为11档。采用2mhz晶振和2个非门及电阻、电容得到2mhz的时钟，再经过bcd码计数器cd4518分频，1/2分频得到1mhz时钟，1/4分频得到 500khz时钟。再经过1/10分频、1/100分频、1/1000分频，得到11档时钟频率：1khz、2khz、5khz、10khz、20khz、50khz、100khz、200khz、500khz、 1mhz和2mhz。面板上的椭圆滤波器的截止频率开关控制3线
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8线优先编码器 74hc148,74hc148经过4与门74hc08、6非门74hc04、4或门74hc32的逻辑组合，得到一系列的控制电平。由于这一系列的控制电平的存在，面板上的椭圆滤波器的11档截止频率开关与max293的11档时钟频率一一对应，同时同步控制三阶前置滤波器和后置滤波器，从而使性能优越的11档截止频率的椭圆滤波器得以实现。
[0024]
编号为n1的3线
‑
8线优先编码器74hc148的5脚输入端(ei)接地，10 脚、11脚、12脚、13脚、1脚、2脚、3脚和4脚输入端均接上拉电阻；编号为n2的3线
‑
8线优先编码器74hc148的5脚输入端(ei)接n1的15脚输出端(eo)，10脚、11脚、12脚、13脚、1脚、2脚、3脚和4脚输入端均接上拉电阻。
[0025]
编号为n1的3线
‑
8线优先编码器74hc148的输出端6脚为n1c,n1的输出端7脚为n1b,n1的输出端9脚为n1a；编号为n2的3线
‑
8线优先编码器 74hc148的输出端6脚为n2c,n2的输出端7脚为n2b,n2的输出端9脚为n2a。
[0026]
从图1可知，椭圆滤波器的11档截止频率开关处于10hz档时，编号为n1 的3线
‑
8线优先编码器74hc148的12脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于20hz档时，编号为n1的74hc148的12脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于10hz档时，编号为n1的74hc148的12脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于10hz档时，编号为n1的74hc148的13脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于50hz档时，编号为n1的74hc148的2脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于100hz档时，编号为n1的74hc148 的3脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于200hz档时，编号为n1的 74hc148的4脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于500hz档时，编号为n2的74hc148的11脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于1khz 档时，编号为n2的74hc148的12脚接地；椭圆滤波器的11档截止频
率开关处于2khz档时，编号为n2的74hc148的13脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于5khz档时，编号为n2的74hc148的2脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于10khz档时，编号为n2的74hc148的3脚接地；椭圆滤波器的11档截止频率开关处于20khz档时，编号为n2的74hc148的4 脚接地，n1、n2的编码输出与椭圆滤波器的截止频率开关档位之间的关系见表 2：
[0027][0028]
表2
[0029]
n1c接编号为n3的4与门74hc08的12脚，n2c接编号为n3的4与门 74hc08的13脚，n3的11脚为输出c2,c2＝n1c*n2c:n1b接编号为n3的4 与门74hc08的9脚，n2b接编号为n3的4与门74hc08的10脚，n3的8脚为输出c1,c1＝n1b*n2b:n1a接编号为n3的4与门74hc08的4脚，n2a接编号为n3的4与门74hc08的5脚，n3的6脚为输出c0,c0＝n1a*n2a。编号为n2的3线
‑
8线优先编码器74hc148的5脚输入端(ei)接编号为n1的3 线
‑
8线优先编码器74hc148的15脚输出端(eo)，n2的5脚为c3。
[0030]
c0输入至编号为n5的6非门74hc04的3脚，则n5的4脚为输出c1输入至n5的5脚，则n5的6脚为输出c2输入至n5的11脚，则n5的10脚为输出c3输入至n5的9脚，则n5的8脚为输出
[0031]
电阻r17两端分别接编号为n5的6非门74hc04的1脚和2脚，n5的1脚接电容c1下地，编号为y1的2mhz晶振一端接n5的1脚，另一脚接电容c2下地，并且经电阻r18与n5的2脚相连。n5的2脚接n5的13脚，n5的12脚为输出方波信号f2，f2为2mhz方波信号。f2接编号为n9的bcd码计数器cd4518 的时钟输入端9脚，n9的10脚接高电平，n9的复位端15脚接n9的q3输出端 14脚。从n9的q0输出端11脚得到1/2分频方波信号f1(1mhz)，从n9的q1 输出端12脚得到1/4分频方波信号f0(0.5mhz)。
[0032]
c0接编号为n4的4与门74hc08的1脚，接n4的2脚，n4的3脚为k2，接编号为n4的4与门74hc08的13脚，c1接n4的12脚，n4的11 脚为k3，接编号为n4的4与门74hc08的10脚，接n4的9脚， n4的8脚为k1，
[0033]
k1接编号为n7的4与门74hc08的1脚，方波信号f2接n7的2脚，n7的 3脚连接编号为n6的4或门74hc32的1脚；k2接编号为n7的4与门74hc08 的4脚，方波信号f1接n7的5脚，n7的6脚连接编号为n6的4或门74hc32 的2脚；k3接编号为n7的4与门74hc08的10脚，方波信号f0接n7的9脚， n7的8脚连接编号为n6的4或门74hc32的5脚。编号为n6的4或门74hc32 的3脚连接n6的4脚，n6的6脚为f3，信号f3＝k1f2+k2f1+k3f0，信号f3与面板上的椭圆滤波器的11档截止频率开关位置之间的对应关系见表3：
[0034]
截止频率c1c0k1k2k3f310hz01010f120hz00100f250hz10001f0100hz01010f1200hz00100f2500hz10001f01khz01010f12khz00100f25khz10001f010khz01010f120khz00100f2
[0035]
表3
[0036]
信号f3接编号为n9的bcd码计数器cd4518的2脚，n9的1脚、7脚均接地，n9的6脚为方波信号f3的10分频，即为方波信号。n9的6脚接编号为n8的4非门74hc08的13脚，n8的12脚连至n3的11脚c2,n8的11 脚输出频率为的方波信号；编号为n6的4或门74hc32的6脚f3接编号为n8的4非门74hc08的10脚，n8的9脚连至编号为n5的6非门的10 脚的8脚输出频率为的方波信号。n8的8脚连接至编号为n6的4 或门74hc32的13脚，n8的11脚连接n6的12脚，n6的11脚输出频率为的方波信号。
[0037]
编号为n6的4或门74hc32的11脚接编号为n10的bcd码计数器cd4518 的10脚，n10的1脚、7脚、9脚、15脚均接地，n10的14脚q3与n10的2 脚相连，n10的6脚输出频率为的方波信号。
[0038]
编号为n6的4或门74hc32的11脚接编号为n8的4与门74hc08的1脚， n8的2脚接编号为n5的6非门74hc04的8脚输出信号n8的3脚输出至编号为n6的4或门74hc32的10脚，n8的6脚输出至n6的9脚，n6的8脚输出的信号为送到max293的时钟输入端
max293clk。max293clk与面板上的椭圆滤波器的11档截止频率开关位置之间的关系见表4：
[0039]
截止频率c3c2c1c0f3max293clk10hz1101f1(1/1000)f120hz1100f2(1/1000)f250hz1010f0(1/100)f0100hz1001f1(1/100)f1200hz1000f2(1/100)f2500hz0110f0(1/10)f01khz0101f1(1/10)f12khz0100f2(1/10)f25khz0010f0f010khz0001f1f120khz0000f2f2
[0040]
表4
[0041]
表4中f2为2mhz方波信号，f1为1mhz方波信号，f0为0.5mhz方波信号。多档截止频率的椭圆滤波器具有截止频率范围宽(10hz
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20khz)，通带波动小 (0.1db)，并且从低频到截止频率均为通带，过渡带低(＜0.5)，阻带衰减率高(大于
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120db)等特点，可广泛应用于电压信号的预处理。
[0042]
上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。