MAX262濾波器在地下金屬管線(xiàn)探測儀中的應用

摘要：基于可程控的開(kāi)關(guān)電容有源濾波器MAX262，設計一種切比雪夫型多頻點(diǎn)帶通濾波器。通過(guò)對系統時(shí)鐘分頻和自定義時(shí)鐘，實(shí)現對其在地下金屬管線(xiàn)探測儀中所有工作頻率的覆蓋，并結合其四階傳輸函數和編程輔助軟件，給出了各個(gè)頻點(diǎn)的濾波器編程參數。實(shí)測結果表明，該多頻點(diǎn)帶通濾波器能有效處理不同頻率的信號，且濾波效果令人滿(mǎn)意。
關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電容有源濾波器；MAX262；切比雪夫型帶通濾波器；多頻點(diǎn)；地下金屬管線(xiàn)探測

0 引 言
管線(xiàn)探測儀是一種利用二次場(chǎng)原理進(jìn)行地下金屬管線(xiàn)探測的專(zhuān)用便攜式儀器，一般包括發(fā)射機和接收機。其工作原理是首先由發(fā)射機將一特定頻率的信號感應或直連到地下金屬管線(xiàn)上，從而在金屬管線(xiàn)上感應出電流。當感應電流在金屬管線(xiàn)上傳播時(shí)，會(huì )向外輻射出電磁波。這樣，通過(guò)接收機采用不同的方法檢測地下金屬管線(xiàn)上輻射出來(lái)的這一特定頻率信號的強度，便可確定其走向及深度。
由于在探測過(guò)程中需要切換多種頻率，所以接收機的帶通濾波器必須滿(mǎn)足多頻點(diǎn)要求。以往采用多級選頻電路串聯(lián)或通過(guò)切換RC網(wǎng)絡(luò )的方法來(lái)實(shí)現多頻點(diǎn)濾波。由于這些方法需要較多的元件，且參數調整較為困難，因此在探測儀中使用可程控的開(kāi)關(guān)電容有源濾波器MAX262來(lái)實(shí)現多頻點(diǎn)帶通濾波。為了提高檢測的精確度，必須使系統中的濾波器通帶盡量窄，即在接近通帶的止帶能產(chǎn)生最佳的衰減，并希望濾波器的階數在滿(mǎn)足前提條件下盡可能小。而切比雪夫型濾波器就具有上述特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足系統要求。所以選擇了切比雪夫型濾波器進(jìn)行系統設計。

1 MAX262簡(jiǎn)介
MAX262是MAXIM公司推出的通用型開(kāi)關(guān)電容有源濾波器，通過(guò)單片機可以精確控制濾波器的傳輸函數。該芯片采用CMOS工藝制造，無(wú)需外部元件，即可構成巴特沃思、切比雪夫、貝塞爾、橢圓函數等類(lèi)型的帶通、低通、高通、帶阻和全通濾波器。其內部包含有兩個(gè)二階濾波器組件，并含有一個(gè)獨立的運算放大器。其中心頻率范圍為140 kHz，輸入時(shí)鐘最大為4 MHz。通過(guò)對中心頻率和品質(zhì)因數的獨立編程，可以實(shí)現64級中心頻率、128級品質(zhì)因數的智能控制。其工作原理如圖1所示。

MAX262的每個(gè)濾波器組件都有其各自的輸入時(shí)鐘CLK、獨立的中心頻率f0和品質(zhì)因數Q。實(shí)際濾波器的中心頻率f0由濾波器的輸入時(shí)鐘頻率CLK、6位中心頻率控制字(F0～F6)和工作方式(M0，M1)三者共同確定。每個(gè)組件的品質(zhì)因數Q(Q0～Q6)也由編程輸入進(jìn)行獨立的設置。以這種方式，MAX262的兩套組件可以分別調諧，因此可實(shí)現復雜的濾波器設計。但需要注意的是，在MAX262濾波器的內部，其采樣速率是輸入時(shí)鐘(CLKA或CLKB)的一半。