程控滤波器

    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：

程控低通滤波器
 
  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V_OB(jω)作为D/A转换器的基准电压。
Vo(jω)=-V_OB(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V_in(jω)和V_o(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。