一、简介。
MAX262内部有两个独立的程控滤波器,均可设置低通、高通、带通、带阻、全通,中心频率和Q值可调。
中心频率有64个档位可调,Q值有128个档位可调。
中心频率f0由采样频率FCLK和FN决定,最大不超过140KHz。
Q值由QN决定。
二、工作方式、FN、QN的配置。
设置MAX262的寄存器,由下图所示。
特别要注意最底下的Note,Q0A~Q6A均为0时,MAX262进入低功耗模式,A、B两个滤波器均无输出。
方式 M1 M0 滤波器功能
1 0 0 低通、带通、带阻(陷波)
2 0 1 低通、带通、带阻(陷波)
3 1 0 低通、带通、高通
4 1 1 低通、带通、全通
下图为MAX262的时序图。
我这里WR低电平脉宽为10ms,WR上升沿时,MAX262会读入A0~A3、D0~D1的值。需要在WR的上升沿之前把数据准备好。
三、采样时钟。
MAX262的采样时钟有三种配置方式,晶振、RC振荡、外部时钟。
由于中心频率f0由采样频率FCLK和FN决定,这里使用外部时钟,以便f0灵活改变。
MAX262需要输入0~5V的采样时钟,如果使用STM32输出3.3V时钟给到MAX262的话,MAX262可能出会现下图现象,一个变化非常缓慢的阶梯波或者直接不输出波形。建议使用STM32开漏输出,接3.3K电阻上拉到5V(10K上拉会有些失真),再输出时钟到MAX262。
示波器要用10X档测量采样时钟,用1X档会导致采样时钟波形严重失真。
MAX262是个双通道的二阶开关电容滤波器,当采样时钟过低时,输出信号会有阶梯波。
四、滤波器参数的计数。
MAX262 方式1、3、4:
FCLK/f0 = (26+N)*pi/2=1.5708*(26+FN) FN:0~63
f0 = FCLK/(1.5708*(26+FN))
Q = 64/(128-QN) QN:0~127
MAX262 方式2:
FCLK/f0 = 1.11072*(26+FN) FN:0~63
Q = 90.51/(128-QN) QN:0~127
可以用MATLAB计数滤波器参数,来确定单片机的算的对不对。
固定f0为1K~20K,FCLK为140K,来推算出FN,再改变FCLK,再推算出其它的FN。注意FN的取值范围。
下图为带通、低通、高通的参数计算。
利用上图中的公式,可以计算高通、低通的截止频率fc。
五、供电方式。
MAX262单电源5V供电时,V+为5V,GND为2.5V,V-为0V,我这里使用单电源供电,那么输入到MAX262的信号必须是0V~5V之间的信号。
MAX262双电源正负5V供电时,V+为5V,GND为0V,V-为-5V,可以使用双9V变压器加上7805、7905得到正负5V电源。
六、模拟开关。
这里使用CH444G双通道单刀四掷模拟开关,切换四个电阻(分别是10K、20K、33K、51K),来调整放大器的增益。
从而使得输入信号增益为1、2、3.3、5.1倍可调。
输出信号,也是使用CH444G,切换LP、HP、BP。这样,滤波器类型也是程控的。
由于这里的MAX262是单电源5V供电,所以CH444G也是5V供电的。
如果MAX262使用双电源,则不能使用CH444G来调整增益和滤波器类型。
下图为CH444G的真值表。
CH444G的信号带宽为500MHz,完全满足要求,其导通内阻低于30欧,可以忽略不计。
七、前端放大。
这里使用OPA2322做前端放大,单电源5V供电。
OPA2322是个轨到轨的运放,带宽增益积为20MHz,低噪声、低失调电压(最大2mV)。
单电源运放,就得加直流偏置。
如果MAX262为双电源供电时,则不能使用OPA2322做前端放大,因为OPA2322供电的不能超过6V(V+和V-之间的电压)。
由于MAX262中心频率最大为140KHz,最大可调的增益设为5.1倍,140*5.1=714KHz远小于20MHz的带宽增益积,满足要求。
八、其它问题。
1、MAX262刚上电,不配置时,也是会有滤波作用的。
2、建议使用双通道的信号发生器来调试,一路做MAX262的采样时钟,一路做输入信号,扫频一下,可以观察到是否有输出。
3、千万不要把A通道的QN设为全0,MAX262会进入低功耗模式,没有任何输出。
4、建议Q值设置为1(不是QN),如果Q值太高,如:20以上,信号会在f0附近有几倍的增益(不是前端放大器的增益)。
请参考手册的图13、14的fp、HOP等。
5、可以固定中心频率f0,再使用查表法来确定FN和FCLK。
6、手册建议输出接10K负载。
7、手册推荐运放的直流偏置是1.25V。
8、中心频率是带通滤波器才有的专业术语,低通、高通都是截止频率。
9、工作方式3A要另外增加运放和一些电阻、电容,本文并没有使用此工作方式。
九、实物图。