MAX262濾波器在地下金屬管線探測(cè)儀中的應(yīng)用
摘要：基于可程控的開(kāi)關(guān)電容有源濾波器MAX262，設(shè)計(jì)一種切比雪夫型多頻點(diǎn)帶通濾波器。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘分頻和自定義時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)對(duì)其在地下金屬管線探測(cè)儀中所有工作頻率的覆蓋，并結(jié)合其四階傳輸函數(shù)和編程輔助軟件，給出了各個(gè)頻點(diǎn)的濾波器編程參數(shù)。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，該多頻點(diǎn)帶通濾波器能有效處理不同頻率的信號(hào)，且濾波效果令人滿(mǎn)意。關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電容有源濾波器；MAX262；切比雪夫型帶通濾波器；多頻點(diǎn)；地下金屬管線探測(cè)
0 引 言 管線探測(cè)儀是一種利用二次場(chǎng)原理進(jìn)行地下金屬管線探測(cè)的專(zhuān)用便攜式儀器，一般包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。其工作原理是首先由發(fā)射機(jī)將一特定頻率的信號(hào)感應(yīng)或直連到地下金屬管線上，從而在金屬管線上感應(yīng)出電流。當(dāng)感應(yīng)電流在金屬管線上傳播時(shí)，會(huì)向外輻射出電磁波。這樣，通過(guò)接收機(jī)采用不同的方法檢測(cè)地下金屬管線上輻射出來(lái)的這一特定頻率信號(hào)的強(qiáng)度，便可確定其走向及深度。 由于在探測(cè)過(guò)程中需要切換多種頻率，所以接收機(jī)的帶通濾波器必須滿(mǎn)足多頻點(diǎn)要求。以往采用多級(jí)選頻電路串聯(lián)或通過(guò)切換RC網(wǎng)絡(luò)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)濾波。由于這些方法需要較多的元件，且參數(shù)調(diào)整較為困難，因此在探測(cè)儀中使用可程控的開(kāi)關(guān)電容有源濾波器MAX262來(lái)實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)帶通濾波。為了提高檢測(cè)的精確度，必須使系統(tǒng)中的濾波器通帶盡量窄，即在接近通帶的止帶能產(chǎn)生最佳的衰減，并希望濾波器的階數(shù)在滿(mǎn)足前提條件下盡可能小。而切比雪夫型濾波器就具有上述特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。所以選擇了切比雪夫型濾波器進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
1 MAX262簡(jiǎn)介 MAX262是MAXIM公司推出的通用型開(kāi)關(guān)電容有源濾波器，通過(guò)單片機(jī)可以精確控制濾波器的傳輸函數(shù)。該芯片采用CMOS工藝制造，無(wú)需外部元件，即可構(gòu)成巴特沃思、切比雪夫、貝塞爾、橢圓函數(shù)等類(lèi)型的帶通、低通、高通、帶阻和全通濾波器。其內(nèi)部包含有兩個(gè)二階濾波器組件，并含有一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器。其中心頻率范圍為140 kHz，輸入時(shí)鐘最大為4 MHz。通過(guò)對(duì)中心頻率和品質(zhì)因數(shù)的獨(dú)立編程，可以實(shí)現(xiàn)64級(jí)中心頻率、128級(jí)品質(zhì)因數(shù)的智能控制。其工作原理如圖1所示。
MAX262的每個(gè)濾波器組件都有其各自的輸入時(shí)鐘CLK、獨(dú)立的中心頻率f0和品質(zhì)因數(shù)Q。實(shí)際濾波器的中心頻率f0由濾波器的輸入時(shí)鐘頻率CLK、6位中心頻率控制字(F0～F6)和工作方式(M0，M1)三者共同確定。每個(gè)組件的品質(zhì)因數(shù)Q(Q0～Q6)也由編程輸入進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)置。以這種方式，MAX262的兩套組件可以分別調(diào)諧，因此可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的濾波器設(shè)計(jì)。但需要注意的是，在MAX262濾波器的內(nèi)部，其采樣速率是輸入時(shí)鐘(CLKA或CLKB)的一半。
