MAX262滤波器在多通道声发射监测仪中的应用（2） 设计软件, 监测仪, 滤波器, 高通, 通道

2．2．2 软件设计
根据滤波器中要用到的低通和高通各3档的截止频率及衰减限度，利用MAXIM公司提供的MAX260／261／262滤波器设计软件，把实现该滤波要求的fO和Q调试出来，再结合文献计算出各个频点相应的滤波器编程系数。最后，再次利用相应的滤波设计辅助软件对参数进行适当的调整，使设计结果达到最佳。调整后滤波器组件的各个频点的设计参数和相应的编程系数见表1。


    通过程序控制C8051F020的P3．0～P3．5口，根据需要，在不同地址单元中存入相应的数据信息。存储器的内容是通过写入由A0～A3选中的地址来更新的，D0和D1为编程参数的输入。存储器地址单元的划分如图2所示。数据在的上升沿时被储存到选中的单元中。由表2可见每个滤波器的工作模式、中心频率、Q值所需编程数据均需要分8次写入MAX262的内部寄存器才能完成设置。

    在选择滤波器的工作方式时，方式1和方式2均可实现低通，其中方式1具有最高的带宽，而方式2则可获得较高的Q和较低的输出噪声。将两种方式结合使用，可以在一个时钟频率下选择较宽的中心频率fO覆盖范围。方式3是实现高通滤波器的唯一方式。
    当要实现低通3 500 Hz和高通950 Hz组合而成的带通滤波功能时，先对实现低通的滤波器A的时钟频率作出选择，仅使P0．2口输出低电平，从而选择262 kHz的时钟输入，同时通过编程控制将工作模式(01)、中心频率fO(000011)、品质因数Q(0010010)的设置参数通过8次(0～7地址单元)写入到MAX262内部的寄存器中。再对实现高通的滤波器B的时钟频率作出选择，仅使P0．3口输出低电平，从而选择131kHz的时钟输入，同时通过编程控制将工作模式(10)、中心频率fO(011000)、品质因数Q(0110100)的设置参数通过8次(8～15地址单元)写入到MAX262内部的寄存器中。设置完成后，MAX262就按照当前所要求的中心频率和Q值对输入信号进行滤波处理了。其主程序流程如图4所示。

2．2．3 实测结果
在实际测试中，将滤波器A的中心频率设定为3500 Hz，滤波器B的中心频率设定为950 Hz，即级联而成的带通滤波器的中心频率为2225 Hz，通带宽度为2 550 Hz，对由探头传来的声发射信号进行滤波处理后的实测结果如图5所示。


    从实测结果的截图中可以看出，该滤波器可以有效地滤除不必要的信号，基本达到设计要求。实际设置的滤波器参数与计算得到的滤波器参数之间存在些差异，但这些误差对滤波特性影响不大，实际测试得到了比较满意的滤波效果。

3 结束语
本系统充分发挥了C8051F020单片机强大的控制能力和数据处理能力，并基于MAX262实现了可程控带通滤波器(高通和低通级联而成)的设计。此滤波电路具有结构简单、外围元件少、频响好、使用灵活的优点。它只需1片MAX262，通过内部滤波器A和B的级联就能很容易完成四阶带通滤波器电路的设计，并且利用两片DS1099时钟产生器，满足了多个截止频率所要求的不同输入时钟。另外，该电路稍加改动后，还可通过对不同参数和N值的设置，来实现全通、低通、高通、带通等滤波器的设计。对于MAX262的时钟输入，还可以有更理想的设计方法，可以考虑直接利用单片机内部的振荡器，经由性能良好的时钟分频器的适当分频后，得到可覆盖更广工作频率范围的多个时钟频率，这样可以更进一步简化电路。