本發(fā)明涉及濾波回路技術(shù)領(lǐng)域,特別是一種充當信號源與ad采樣輸入端之間低阻抗緩沖器的輸入信號濾波回路。
背景技術(shù):
目前,現(xiàn)有技術(shù)中的濾波回路一般采用簡單的rc無源濾波回路,參考說明書附圖圖1所示,基于rc濾波的方案,濾波回路的輸出阻抗高,ad采樣時容易造成ad的輸入信號不穩(wěn)定,造成ad采樣誤差大。且無溫度補償機制,溫度對回路的影響較大。
名詞解釋
cog,是一種最常用的具有溫度補償特性的單片陶瓷電容器。
截止頻率,當保持輸入信號的幅度不變,改變頻率使輸出信號降至最大值的0.707倍,即用頻響特性來表述即為-3db點處即為截止頻率,它是用來說明頻率特性指標的一個特殊頻率。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種基于有源低通濾波設(shè)計的ad轉(zhuǎn)換器的輸入信號濾波回路,其輸出阻抗低,且采用了溫度補償技術(shù),可提高ad采樣精度,降低溫度對采樣精度的影響。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體為:一種ad轉(zhuǎn)換器的輸入信號濾波回路,包括信號輸入端input、信號輸出端output,以及連接在信號輸入端input與信號輸出端output之間的運算放大器和低通濾波單元;
所述低通濾波單元包括濾波電阻r402和濾波電容c402,濾波電阻r402串接在信號輸入端input與運算放大器的反相輸入端之間,濾波電容c402串接在運算放大器的反相輸入端與信號輸入端input之間;濾波電容c402的兩端上并接有電阻r403,濾波電阻r402與電阻r403的阻值相同;
運算放大器采用對稱雙電源供電方式,運算放大器的同相輸入端連接電阻r401后連接公共接地端agnd;運算放大器的輸出端連接信號輸出端output。
本發(fā)明在應(yīng)用時,整個濾波回路不對信號進行放大。輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:
vout=-(r403/r402)*vin=-vin
由于r403與r402的阻值一致,則在溫度變化時,變化量也基本一致,所以濾波回路對溫度起到了補償作用。r402和c402起到低通濾波的作用,其截止頻率為:
電阻r401用于補償運算放大器的輸入偏置電流產(chǎn)生的偏移誤差。
進一步的,為了優(yōu)化電阻r401對輸入偏置電流偏移誤差的補償作用,本發(fā)明中電阻r401的兩端并接有電容c401,用于為電阻r401提供一個低阻抗的噪聲通路。
進一步的,本發(fā)明運算放大器的輸出端與信號輸出端output之間還串接有用于濾除高頻噪聲的電阻r404和電容c405,電阻r404與電容c405的連接點同時連接公共接地端。使得高頻噪聲經(jīng)電容c405被引至大地,而不會輸入到ad轉(zhuǎn)換器中。
優(yōu)選的,本發(fā)明中電容c402和電容c405采用cog封裝??山档蜏囟葘V波回路相位變化的影響。
優(yōu)選的,電阻r404的阻值為49.9歐姆,電容c405為370皮法。可在實現(xiàn)濾除高頻噪聲的同時,保證濾波回路的低輸出阻抗。
進一步的,本發(fā)明電阻r401與r402、r403之間的阻值具有以下關(guān)系:
即,本發(fā)明電阻r401的阻值選取為相當于電阻r402和r403的并聯(lián)組合,可防止放大器的輸入偏置電流產(chǎn)生偏移誤差。
為了進一步優(yōu)化溫度補償作用,本發(fā)明中濾波電阻r402與電阻r403為相同的電阻。即電阻r402與電阻r403不僅阻值相同,封裝、型號、廠家、批次皆相同,可保證溫度變化時,兩電阻的變化量也基本一致。
優(yōu)選的,本發(fā)明中,電阻r402和電阻r403的阻值為100k歐姆,電阻r401的阻值為50k歐姆,電容c402為820皮法,電容c401為0.1微法。
優(yōu)選的,本發(fā)明中,運算放大器采用型號為opa2277的運算放大器。
優(yōu)選的,本發(fā)明中,電阻r404的阻值為49.9歐姆,電容c405為370皮法。
有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下效果:
1、利用運算放大器本身具有低輸出阻抗的特點實現(xiàn)了濾波回路的低輸出阻抗,同時用于濾除高頻噪聲的電阻r404也可選擇低阻值的電阻,進一步保證了濾波回路的低阻抗,可以提高ad的采樣精度。
2、利用運算放大器和電阻實現(xiàn)了溫度補償回路,降低了溫度對采樣精度的影響。
附圖說明
圖1所示為現(xiàn)有濾波回路的電路結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2所示為本發(fā)明濾波回路電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例進一步描述。
參考圖1所示,現(xiàn)有技術(shù)的濾波回路存在輸出阻抗高且受溫度影響較大的缺陷。
參考圖2所示,本發(fā)明通過結(jié)合運放來設(shè)計濾波回路,可使得濾波回路的輸出阻抗大大減小,同時結(jié)合電路的涉及,可降低溫度的影響。
本發(fā)明ad轉(zhuǎn)換器的輸入信號濾波回路,包括信號輸入端input、信號輸出端output,以及連接在信號輸入端input與信號輸出端output之間的運算放大器和低通濾波單元;
低通濾波單元包括濾波電阻r402和濾波電容c402,濾波電阻r402串接在信號輸入端input與運算放大器的反相輸入端之間,濾波電容c402串接在運算放大器的反相輸入端與信號輸入端input之間;濾波電容c402的兩端上并接有電阻r403,濾波電阻r402與電阻r403的阻值相同;
運算放大器采用對稱雙電源供電方式,運算放大器的同相輸入端連接電阻r401后連接公共接地端agnd;運算放大器的輸出端連接信號輸出端output。
vout=-(r403/r402)*vin=-vin
由于r403與r402的阻值一致,則在溫度變化時,變化量也基本一致,所以濾波回路對溫度起到了補償作用。r402和c402起到低通濾波的作用,其截止頻率為:
電阻r401用于補償運算放大器的輸入偏置電流產(chǎn)生的偏移誤差。
實施例
如圖2所示的實施例,運算放大器采用型號為opa2277的運算放大器。對稱雙電源供電方式表現(xiàn)為:運算放大器的電源接線端分別連接相對于公共接地端為正電源和負電源的12v直流電源vdd12+和vdd12-,公共接地端連接運算放大器的同相輸入端。
運算放大器的輸出端與信號輸出端output之間還串接有用于濾除高頻噪聲的電阻r404和電容c405,電阻r404與電容c405的連接點同時連接公共接地端。電阻r404的阻值選為49.9歐姆,電容c405選為370皮法。
電阻r401的阻值選取為相當于電阻r402和r403的并聯(lián)組合,可防止放大器的輸入偏置電流產(chǎn)生偏移誤差。即電阻r401與r402、r403之間的阻值具有以下關(guān)系:
如圖2所示,本實施例中電阻r402和電阻r403的阻值為100k歐姆,電阻r401的阻值為50k歐姆,電容c402為820皮法。
為了進一步優(yōu)化電路溫度補償作用,濾波電阻r402與電阻r403的封裝和型號皆相同??杀WC溫度變化時,兩電阻的變化量也基本一致。
為了優(yōu)化電阻r401對輸入偏置電流偏移誤差的補償作用,電阻r401的兩端并接有電容c401,用于為電阻r401提供一個低阻抗的噪聲通路。電容c401為0.1微法。
本發(fā)明中電容c402和電容c405采用cog封裝??山档蜏囟葘V波回路相位變化的影響。
在應(yīng)用時,整個濾波回路不對信號進行放大。輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:
vout=-(r403/r402)*vin=-(100k/100k)*vin=-vin
r402和c402組成的低通濾波單元的截止頻率為:
本發(fā)明基于有源低通濾波設(shè)計的ad轉(zhuǎn)換器的輸入信號濾波回路,輸出阻抗低,且采用了溫度補償技術(shù),可提高ad采樣精度,降低溫度對采樣精度的影響。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進和變形,這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。