簡介：在電子系統(tǒng)里濾波器是很見的組成部分，可以通過R,L,C的搭配組成各種濾波電路。一階RC濾波器的截止頻率等于1/2*pi*RC.，R,C,L串聯(lián)可以搭建二階帶通濾波器等等。

在電子系統(tǒng)里濾波器是很見的組成部分，可以通過R,L,C的搭配組成各種濾波電路。一階RC濾波器的截止頻率等于1/2*pi*RC.，R,C,L串聯(lián)可以搭建二階帶通濾波器等等。

在電源處理時經(jīng)常會用到濾波器。為了保證輸入到芯片的電源電壓的穩(wěn)定，通常的做法是在VCC和地之間跨接一個大電容和一個小電容并聯(lián)。也可以采用RC濾波的方式來實現(xiàn)電源的穩(wěn)定，最好不要在電路板電源的根部采用RC濾波，而是在需要電源濾波的芯片處采用RC濾波，因為電阻的存在必然導致分壓，如果在電源根部RC濾波電路板整個板子的電流大的話會在R上形成很大的壓降，導致輸出電壓變小，而在芯片根處采用RC濾波，一般芯片的工作電流在幾十mA，這時R的選擇余地會比較大，而且濾波效果較好。LC濾波我不經(jīng)常使用，不是很了解，不知道大家的理解如何。

最近使用了美信的可編程濾波器和引腳可配置濾波器，它們采用都是開關電容濾波器。

這幅圖說的比較清楚，實際上就是用開關電容(SC)來取代電阻器，開關K置于左邊時,信號電壓源u1向電容器C1充電;K倒向右邊時，電容器C1向電壓源u2放電。當開關以高于信號的頻率fc工作時,使C1在u1和u2的兩個電壓節(jié)點之間交替換接,那么C1在u1、u2之間傳遞的電荷可形成平均電流I=fC1(u1-u2)，相當于圖1a的u1和u2之間接入了一個等效電阻,其值為1/fC1。

推導是這樣的：在信號源向電容充電時Q=C1*U,然后這個電流供給運放使用，因此平均電流為I=C1*U/T,如果T足夠短，可以近似認為這個過程是連續(xù)的，因而可以在兩節(jié)點間定義一個等效電路Req=U/I=T/C1=1/f*C1。這個電路的等效時間常數(shù)就是τ=RC2=C2/f*C1.

我開始使用的是MAX274，這款開關電容濾波器是通過改變引腳的電阻值來改變中心頻率f0，增益G，帶寬Q。它不需要外接時鐘信號來提供開關頻率用，估計是采用了內(nèi)部RC振蕩電路。設計MAX274是美信官網(wǎng)上有個輔助軟件，把所需的參數(shù)輸進去，會自動計算出各個電阻的阻值，實踐發(fā)現(xiàn)即使自己搭電路的阻值取得跟軟件計算出的阻值有一點差別，中心頻率等差別也不會很大。

后來覺得274改變參數(shù)太麻煩，采用了另外一款開關電容濾波器MAX262，這是個引腳可編程濾波器，使用起來非常方便，需要外接時鐘信號提供f。這樣的好處是開關頻率非常穩(wěn)，使得中心頻率也能夠做到跟設定值1%的誤差。使用MAX262也有個輔助軟件，但我覺得這個軟件計算的MAX262的參數(shù)值是錯的，還是以數(shù)據(jù)手冊為準!使用MAX262也很方便，就是往寄存器里寫入幾個值(應該是ROM型，掉電不丟失)，通過給定的時鐘頻率，然后除以想要的中心頻率，得出的N值寫出寄存器就可以了，N通過查表可以得到，這樣可以設定F0.同時可以設定Q，Q對應的也有N值，寫到對應的寄存器里。Q值一方面是帶寬，另一方面也等于放大倍數(shù)。只要時序正確，寫入數(shù)據(jù)也不困難。

在使用中也遇到了一些問題：這就是像這些濾波器的增益千萬不要調(diào)的太大，比如1000倍，因為這時候當輸入引腳有噪聲存在時，噪聲中肯定有你設定的中心頻率F0的分量，由于濾波器的優(yōu)異性能，它會把噪聲里的F0分量給放大出來到輸出端，導致有效信號反而無法檢測，這也是使用過程中應該留意的!

網(wǎng)友1評論：開關濾波電容替代電阻還是有些問題吧!首先切換速度足夠快也就是切換頻率足夠高，能夠使得濾波頻率范圍足夠廣，那么就需要信號源是理想信號源，才能以足夠快的速度對開關切換電容進行充電。這是開關切換電容工作頻率范圍的基礎!然而僅僅如此還不足夠，電容的放電速度也是限制工作頻率范圍的限制之一啊!

作者回復：恩，謝謝回復。你說的很對。開關電容濾波器實際就是利用參考信號通過電容對被測信號進行采樣來實現(xiàn)的。fclk/f0當f0太大的時候已經(jīng)不能看成是連續(xù)的充放電了，芯片內(nèi)部的放電時間常數(shù)τ應該是經(jīng)過精心設計的，放電時間常數(shù)小于開關頻率。我覺得在符合芯片數(shù)據(jù)手冊要求的范圍內(nèi)開關電容濾波器的性能要強于自己搭建的RC濾波電路，自己大的帶寬太寬，而且RC離散性太大。不過如果對信號不是選頻放大到也無所謂。

網(wǎng)友2評論：不錯，但是需要根據(jù)信號頻率來選擇切換頻率。切換頻率能夠做到多高，要根據(jù)芯片的特性確定。