一种可变带宽有源RC滤波器及其增益设置方法

摘要

本发明公开了一种可变带宽有源RC滤波器及其增益设置方法，涉及RC滤波器调节技术。针对现有技术中如何在不增加电路复杂性的前提下保证增益调节精度而提出本方案，首先计算出各增益电阻所需要的取值，再筛选这些取值，找到一组能够满足增益和带宽调节需要且所用电阻数量最少的组合。将这一组合的电阻并联构成增益电阻阵列。优点在于，与直接为每一个档位设置不同电阻相比，令增益电阻阵列RG的位数达到极小值，降低了电路复杂度，使增益设置更加简便。

权利要求

1.一种可变带宽有源RC滤波器的增益设置方法，其特征在于，包括以下步骤：将带宽电阻阵列RP的可能阻值组成数组RP，将增益的可能值组成数组GA；

利用数组RP和数组GA计算出数组RGx的所有值，其中数组RGx是带宽电阻阵列RP的阻值取RP[x]时，不同增益下所需的增益电阻阵列RG的阻值大小构成的数组；x为数组RP的索引及数组RGx的序号，且x初始化为0；

初始化数组RGA，所述数组RGA是增益电阻阵列RG中各并联电阻阻值构成的数组；

检测当前数组RGA在带宽电阻阵列RP的阻值取RP[x]时，是否满足数组GA中的所有增益需求，若满足则进入下一步骤，若不满足则将数组RGx剩余元素中的最大值转移至数组RGA中，循环本步骤；

令x自加一后检查是否等于数组RP的长度，若等于则根据当前数组RGA中的各元素对所述可变带宽有源RC滤波器的增益电阻阵列RG进行设置，若不等于则返回上一步骤。

2.根据权利要求1所述一种可变带宽有源RC滤波器的增益设置方法，其特征在于，所述数组RGx为降序排列。

3.根据权利要求2所述一种可变带宽有源RC滤波器的增益设置方法，其特征在于，将数组RGx在每个序号中对应的第一个元素转移至数组RGA中，得到初始化的数组RGA。

4.根据权利要求1所述一种可变带宽有源RC滤波器的增益设置方法，其特征在于，所述数组RP为降序排列。

5.根据权利要求1所述一种可变带宽有源RC滤波器的增益设置方法，其特征在于，所述数组GA为升序排列。

6.根据权利要求1所述一种可变带宽有源RC滤波器的增益设置方法，其特征在于，所述数组RGA为降序排列。

7.一种可变带宽有源RC滤波器，其特征在于，前置在运算放大器输入端的增益电阻阵列RG中各有效并联电阻通过权利要求1‑6任一项所述的增益设置方法进行设置。

说明书

一种可变带宽有源RC滤波器及其增益设置方法

技术领域

[0001] 本发明涉及RC滤波器调节技术，尤其涉及一种可变带宽有源RC滤波器及其增益设置方法。

背景技术

[0002] 如图1所示，典型的一阶有源RC滤波器在其运放两端并联RC阵列，主要通过RC阵列中的RP和CP进行带宽调节，通过前置在所述运放的增益电阻阵列RG调节增益。其传输函数
为 ；增益为  ；3dB带宽为 。

[0003] 为了增加带宽覆盖范围，RP需要被设计为可变的。而增益和带宽都与RP有关，因此如何设定RG中各单个电阻的取值和数量，以实现在不增加电路复杂性的前提下保证增益调
节精度是业内一直难以解决的问题，其中常规RG的结构如图2所示。

发明内容

[0004] 本发明目的在于提供一种可变带宽有源RC滤波器及其增益设置方法，以解决上述现有技术存在的问题。

[0005] 本发明所述一种可变带宽有源RC滤波器的增益设置方法，包括以下步骤：

[0006] 将带宽电阻阵列RP的可能阻值组成数组RP，将增益的可能值组成数组GA；

[0007] 利用数组RP和数组GA计算出数组RGx的所有值，其中数组RGx是带宽电阻阵列RP的阻值取RP[x]时，不同增益下所需的增益电阻阵列RG的阻值大小构成的数组；x为数组RP的
索引及数组RGx的序号，且x初始化为0；

[0008] 初始化数组RGA，所述数组RGA是增益电阻阵列RG中各并联电阻阻值构成的数组；

[0009] 检测当前数组RGA在带宽电阻阵列RP的阻值取RP[x]时，是否满足数组GA中的所有增益需求，若满足则进入下一步骤，若不满足则将数组RGx剩余元素中的最大值转移至数组
RGA中，循环本步骤；

[0010] 令x自加一后检查是否等于数组RP的长度，若等于则根据当前数组RGA中的各元素对所述可变带宽有源RC滤波器的增益电阻阵列RG进行设置，若不等于则返回上一步骤。

[0011] 所述数组RGx为降序排列。

[0012] 将数组RGx在每个序号中对应的第一个元素转移至数组RGA中，得到初始化的数组RGA。

[0013] 所述数组RP为降序排列。

[0014] 所述数组GA为升序排列。

[0015] 所述数组RGA为降序排列。

[0016] 本发明所述一种可变带宽有源RC滤波器，前置在运算放大器输入端的增益电阻阵列RG中各并联电阻通过所述的增益设置方法进行设置。

[0017] 本发明所述一种可变带宽有源RC滤波器及其增益设置方法，其优点在于，与直接为每一个档位设置不同电阻相比，令增益电阻阵列RG的位数达到极小值，降低了电路复杂
度，使增益设置更加简便。

附图说明

[0018] 图1是现有技术中可变带宽有源RC滤波器的结构示意图。

[0019] 图2是现有技术中可变带宽有源RC滤波器的增益电阻阵列结构示意图。

[0020] 图3是本发明中的一种可变带宽有源RC滤波器的增益设置方法流程示意图。

[0021] 图4是本发明中的RGA的构成过程示意图。

[0022] 图5是本发明中的一种可变带宽有源RC滤波器的增益控制与带宽调节仿真曲线图。

[0023] 附图标记

[0024] RG：增益电阻阵列；

[0025] RP：带宽电阻阵列；

[0026] CP：带宽电容阵列；

[0027] GA：a个不同增益构成的数组；

[0028] RP：b个不同带宽电阻阵列RP阻值构成的数组；

[0029] RGA：增益电阻阵列RG中各并联电阻阻值构成的数组；

[0030] x：数组RP的索引及数组RGx的序号；

[0031] RGx：带宽电阻阵列RP的阻值取RP[x]时，不同增益下所需的增益电阻阵列RG的阻值大小构成的数组。

具体实施方式

[0032] 如图3所示，本发明所述一种可变带宽有源RC滤波器的增益设置方法，为了在带宽电阻阵列RP可变的条件下保证增益调节精度，通过控制导通的并联电阻的个数改变增益电
阻阵列RG的大小。使用并联的电阻阵列可保证阵列中的电阻阻值较大而整体电阻却可以很
小，从而减小开关寄生电阻对电阻阵列精度的影响。

[0033] 将带宽电阻阵列RP的取值按降序排列构成数组RP，增益电阻阵列RG中的所有并联电阻按降序排列构成数组RGA，所要求的增益取值按升序排列构成数组GA。并令所有数组起
始索引为0，X为数组RP结束索引，N为数组GA结束索引。

[0034] 根据公知常识，计算得出带宽电阻阵列RP分别取RP[0]，······，RP[X]时，不同增益下所需要的增益电阻阵列的阻值大小构成各数组RG0，RG1，······，RGX；这
些数组均按降序排列。

[0035] 取数组RG0，RG1，······，RGX中的第一个元素构成初始的数组RGA，检查是否满足带宽电阻阵列RP取值RP[0]时的增益覆盖要求，若不满足，依次从RG0中取剩下的最
大元素添加到数组RGA中，直到满足RP[0]对应的增益覆盖要求。

[0036] 满足RP[0]的增益覆盖要求后，检查是否满足RP[1]对应的增益覆盖要求，若不满足，依次从数组RG1中取剩下的最大元素添加到数组RGA中，直到满足RP[1]对应的增益覆盖
要求。重复本步骤，直到RP[X]也被满足。最后输出最终的数组RGA，数组RGA的每个元素分别
对应一个电阻阻值，所有电阻并联后组成所述增益电阻阵列RG。

[0037] 根据电路的公知常识，多个电阻并联的阻值一定小于并联电阻中的最小值，大电阻并联可以等效为小电阻，小电阻在并联中则没有可能生成大电阻。因此，在生成数组RGA
时，优先满足大的带宽电阻阵列阻值需求即可同时满足小的带宽电阻阵列阻值需求。本发
明所述数组RGA生成的方法正是利用了这一点，下面详细阐述如何根据各参数选择增益电
阻阵列RG中的并联电阻的取值和数量。

[0038] 设带宽电阻阵列RP有80K、40K、20K三档，需要覆盖的增益范围为0‑12dB，步进1dB，误差小于0.1dB。求RG的配置。

[0039] 利用数组RP和数组GA求得：

[0040] RG0={80000,71300,63546,56635,50476,44987,40094,35734,31848,28385,25298,22547,20095}；

[0041] RG1={40000,35650,31773,28317,25238,22493,20047,17867,15924,14192,12649,11273,10047}；

[0042] RG2={20000,17825,15886,14158,12619,11246,10023,8933,7962,7096,6324,5636,5023}。

[0043] 通过循环检验，数组RG0的前六个元素、数组RG1的第一个元素以及数组RG2的前两个元素被选中，以此组成数组RGA：

[0044] RGA={80000,71300,63546,56635,50476,44987,40000,20000,17825}。

[0045] 根据所述数组RGA，将九个阻值分别对应上述元素的电阻并联组成可变带宽有源RC滤波器的增益电阻阵列RG。然后用九位的控制信号RG<8:0>控制这些电阻导通，RG为
高电平即接通对应大小的电阻。

[0046] 控制信号RG<8:0>与实际的电阻RG(Ω)、RP(Ω)、增益的对应关系如下表所示：

[0047]

[0048]

[0049] 得到所述增益电阻阵列RG后，对其进行仿真检验。通过图5的仿真结果可知，在不同RP[x]下都满足要求的增益调节范围和精度。

[0050] 对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范
围之内。