一種微弱電信號低功耗濾波電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微弱電信號低功耗濾波電路。
【背景技術(shù)】
[0002]對信號的頻率具有選擇性的電路稱為濾波電路，它能使某特定頻率范圍內(nèi)的信號通過，阻止此頻率范圍以外的信號通過.根據(jù)通帶頻率的不同可分為低通(LPF)、高通(HPF)、帶通(BPF)與帶阻(BEF)四種濾波電路，根據(jù)濾波電路中有無有源元件又可以分為有源濾波器和無源濾波器.無源濾波是通過電感和電容的匹配而對某次諧波電流構(gòu)成一個低阻態(tài)通路，無源濾波成本低、運行穩(wěn)定，但是諧波濾除率一般只有80 ;有源濾波能有效抵消系統(tǒng)諧波，對于小功率低頻信號，有源濾波比無源濾波電路整體性能更好、濾除諧波功能更強(qiáng)。
[0003]早期的諧波檢測都是采用濾波器來實現(xiàn)的，存在著易受干擾、檢測諧波次數(shù)少等缺陷。當(dāng)軟件FFT (快速傅里葉變換)算法出現(xiàn)后，由于克服了硬件諧波檢測方式的缺陷，因而得到了廣泛應(yīng)用，目前大部分智能供電系統(tǒng)中諧波檢測和分析都采用該軟件算法實現(xiàn)。但在實際應(yīng)用中，由于軟件FFT算法需要一個完整基波周期的數(shù)據(jù)，且如需檢測的諧波次數(shù)升高，采樣點必須成倍增加，繼而會產(chǎn)生占用處理器內(nèi)存空間大、數(shù)據(jù)運算時間長、頻譜混疊等問題，這勢必會給CPU增加很大的負(fù)荷，甚至有可能影響到控制系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性，而換用高性能的處理器必然會增加系統(tǒng)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種微弱電信號低功耗濾波電路，本發(fā)明具有良好的濾波、放大、反饋、調(diào)節(jié)功能，在低頻信號信息處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面都可以得到廣泛應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案為:一種微弱電信號低功耗濾波電路，包括兩個運算放大器，6個電阻以及3個電容；其特征在于，輸入信號端(Vin)經(jīng)過串聯(lián)的第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)與第一運算放大器(Al)的正相輸入端(I)相連，第一運算放大器(Al)的反相輸入端(2)通過第四電阻(R4)與第一運算放大器的輸出端(4)連接，第一運算放大器(Al)的正電源端(5)接+12V電源，第一運算放大器(Al)的負(fù)電源端(3)接-12V電源，第一運算放大器(Al)的輸出端(4)與電路信號輸出端(Vout)相連；第一電容(Cl)與第二電容(C2)串聯(lián)在信號輸入端(Vin)與第一運算放大器(Al)的正相輸入端(I)之間,第五電阻(R5)接在第一運算放大器(Al)的輸出端(4)與地之間；輸入信號端(Vin)經(jīng)過第三電容(C3)與第二運算放大器(A2)的輸出端(6)連接，第二運算放大器(A2)的反相輸入端(9)經(jīng)過第六電阻(R6)與其輸出端(6)相連,在第一電容(Cl)與第二運算放大器(A2)的輸出端(6)之間串聯(lián)第三電阻(R3)，第二運算放大器(A2)的正電源端(7)接+12V電源，第二運算放大器(A2)的負(fù)電源端(10)接-12V電源，第二運算放大器(A2)的輸入端接地。
[0006]按上述方案，所述第一運算放大器(Al)的型號為ICL7650S芯片，所述第二運算放大器(A2)的型號為SGM8141。
[0007]按上述方案，所述第二運算放大器(A2)是單通道超低功耗運算放大器。
[0008]該裝置工作的原理是:帶阻濾波器是指在某一頻帶內(nèi)信號受到很大衰減或抑制干擾信號不能通過，而在其余頻率范圍信號則能順利通過的電路結(jié)構(gòu)，主要用于消除某些無用信號，以減小對有用信號的干擾。在電阻、電容構(gòu)成的雙T濾波網(wǎng)絡(luò)后添加一級同相比例運放有源帶阻濾波電路，構(gòu)成基本的二階有源帶阻濾波電路，其中Rl、R2、Cl和C2、C3、R3構(gòu)成雙T選頻網(wǎng)絡(luò)，運算放大器A2具有放大和反饋作用。濾除50 Hz工頻干擾的濾波電路設(shè)計，采用具有濾波、放大、反饋、調(diào)節(jié)功能的可調(diào)Q值雙T有源帶阻濾波電路，在有源帶阻濾波電路基礎(chǔ)上，又增加了具有反饋功能的運算放大器U2和具有調(diào)節(jié)功能的電位器R3。其中，電位器R3具有調(diào)節(jié)電路的品質(zhì)因數(shù)Q的作用，Q值越大，阻帶寬度越窄，選頻特性越好.針對50 Hz工頻及其二次諧波，設(shè)計了兩個窄帶阻帶中心頻率，分別為50 Hz和100 Hz的獨立可調(diào)Q值雙T有源帶阻濾波電路，把二者先后串接即構(gòu)成具有濾除50 Hz干擾信號。
[0009]本發(fā)明帶來的有益效果是:該微弱生物電信號濾波電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，具有良好的濾波、放大、反饋、調(diào)節(jié)功能，在低頻信號信息處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面都可以得到廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明一個實施例的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]
【具體實施方式】
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012]圖1是微電信號10Hz濾波電路的原理圖，該微電信號10Hz濾波電路，由運算放大器Al、A2，電阻Rl、R2、R3、R4、R5和R6以及電容Cl、C2和C3組成；輸入信號Vin經(jīng)過電阻Rl和R2與運算放大器Al的正相輸入端I相連，電路信號輸出端Vout與運算放大器Al的輸出端4相連；運算放大器Al的正電源端5接+12V電源，Al的負(fù)電源端3接-12V電源,運算放大器A2的正電源端2接+12V電源，A2的負(fù)電源端5接-12V電源，A2的反相輸入端4經(jīng)過電阻R6與其輸出端I相連；電阻Rl串聯(lián)在信號輸入端Vin與電阻R2之間，電阻R2串聯(lián)在電阻Rl與Al正相輸入端I之間，電阻R3串聯(lián)在電容Cl與運算放大器A2的輸出端I之間，電阻R4接在Al反相輸入端2與其輸出端4之間，電阻R5接在Al的輸出端4與地之間；電容Cl與電容C2串聯(lián)在信號輸入端Vin與Al的正相輸入端I之間；電容C3接在信號輸入端Vin與運算放大器A2的輸出端I之間；運算放大器Al的型號為ICL7650S芯片；運算放大器A2的型號為SGM8141，是一種單通道超低功耗運算放大器。
[0013]除了上述以外本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也都能理解到，在此說明和圖示的具體實施例都可以進(jìn)一步變動結(jié)合。例如，可以將單通道超低功耗運算放大器Al、A2根據(jù)實際工況更換為其他類型的運算放大器。
【主權(quán)項】
1.一種微弱電信號低功耗濾波電路，包括兩個運算放大器，6個電阻以及3個電容；其特征在于，輸入信號端經(jīng)過串聯(lián)的第一電阻和第二電阻與第一運算放大器的正相輸入端相連，第一運算放大器的反相輸入端通過第四電阻與第一運算放大器的輸出端連接，第一運算放大器的正電源端接+5V電源，第一運算放大器的負(fù)電源端接-5V電源，第一運算放大器的輸出端與電路信號輸出端相連；第一電容與第二電容串聯(lián)在信號輸入端與第一運算放大器的正相輸入端之間，第五電阻接在第一運算放大器的輸出端與地之間；輸入信號端經(jīng)過第三電容與第二運算放大器的輸出端連接，第二運算放大器的反相輸入端經(jīng)過第六電阻與其輸出端相連，在第一電容與第二運算放大器的輸出端之間串聯(lián)第三電阻，第二運算放大器的正電源端接+5V電源，第二運算放大器的負(fù)電源端接-5V電源，第二運算放大器的輸入端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗濾波電路，其特征在于，第一運算放大器的型號為ICL7650S 芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗濾波電路，其特征在于，第二運算放大器是單通道超低功耗運算放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗濾波電路，其特征在于，第二運算放大器的型號為SGM8141 芯片。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微弱電信號低功耗濾波電路，該濾波電路由運算放大器A1、A2，電阻R1、R2、R3、R4、R5和R6以及電容C1、C2和C3組成，輸入信號Vin經(jīng)過電阻R1和R2與運算放大器A1的正相輸入端相連，電路信號輸出端Vout與A1的輸出端相連，濾波電路以可調(diào)Q值、雙T有源帶阻濾波電路為核心，并在有源帶阻濾波電路基礎(chǔ)上，又增加了具有反饋功能的運算放大器，該微弱電信號濾波電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，具有良好的濾波、放大、反饋、調(diào)節(jié)功能，在低頻信號信息處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面都可以得到廣泛應(yīng)用。
【IPC分類】H03H7-12
【公開號】CN104639085
【申請?zhí)枴緾N201510060814
【發(fā)明人】楊毅, 劉華宜, 王濤, 陳偉, 熊桂芳, 余勝, 龔瑛, 楊華, 齊磊, 劉勤, 金光明
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月6日