在自动控制设备和遥控设备中。经常需要改变滤波器的特性。如果在多通道系统中,各通道共用一套仪器放大器,每一通道又含有不同的已知噪声时.则系统中除了设计程控增益放大器外.还必须设计可程控的滤波器。图1表示具有程控增益和程控滤波器的数据采集系统。
什么是程控滤波器?所谓程控滤波器就是用二进制数字码来控制滤波器的传输函数,达到改变滤波器特性的目的。现讨论如下:
图2表示程控低通滤波器的原理图,基准电压VR由电压跟随器A1提供。由于
所以
(1)
D/A转换器的输出电流
(2)
式中N=,R为R-2R解码网络电阻。
输出电流Io向电容C充电,于是输出电压为
(3)
将式1、3代入式2,得:
则该滤波器的传输函数为:
(4)
式中ωp为该电路中的极点,
式4为一阶低通滤波器的传输函数,控制数字量N就使ωp变化,即完成了程控低通滤波器的特性。
上图表示另外一种形式的程控低通滤波器,图中运放A构成比例加法器;运放B构成积分器;运放C将D/A的电流转换为电压。运放B输出电压VOB(jω)作为D/A转换器的基准电压。
Vo(jω)=-VOB(jω)*N(5)
式中,N为二进制数字量。
运放B将运放A的输出信号VOA(jω)积分后,输出电压为
(6)
式中τ4=R4C
而运放A将Vin(jω)和Vo(jω)两信号相加后反相输出:
(7)
将式6,7代入式5,可解出Vo(jω)与Vin(jω)的关系
(8)
传输函数为
(9)
设K=R2/R1,ωp=R3N/R2R4C,
则式9可写为
(10)
显然式10为一阶低通滤波器的传输函数,改变二进制数N,就能改变其滤波特性,达到程控滤波的目的。