[发明专利]基于开关调制的双运放跟踪滤波电路及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域的电路，具体是一种基于开关调制的双运放跟踪滤波电路及其设计方法。

背景技术

滤波电路在实际中应用非常广泛，在许多测控电路中，被测信号的中心频率f₀在很宽的频带内变化，要求测量电路在很窄的f₀±△f频带内提取测量信号。在这种情况下，采用普通滤波电路无法获得所需的测量信号，而利用中心频率自动可调的跟踪滤波电路可以有效地解决这个问题。

实现跟踪滤波电路的方法有多种，如压控跟踪滤波电路、变频跟踪滤波电路等。在压控跟踪滤波电路中，压控电压与中心频率之间的线性关系一般不理想，一般需要通过闭环系统将滤波电路中心频率锁定在信号中心频率，从而实现跟踪滤波；变频跟踪滤波电路结构复杂，对噪声的抑制往往要通过晶体滤波器来实现。

在实践中，可以通过电子元器件自行设计跟踪滤波电路，也可直接在市场中购买具有跟踪滤波功能的集成芯片来实现相应的滤波功能。由于具有跟踪滤波功能的集成芯片价格较高、工作模式固定等，限制了集成芯片的应用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于开关调制的双运放跟踪滤波电路及其设计方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于开关调制的双运放跟踪滤波电路，包括双运放带通滤波电路，双运放带通滤波电路包括第一运放和第二运放，所述双运放带通滤波电路中嵌接了第一模拟电子开关S1和第二模拟电子开关S2，所述第一模拟电子开关S1和第二模拟电子开关S2分别与一个控制端K连接，通过在控制端K加入开关控制信号控制第一模拟电子开关S1和第二模拟电子开关S2的打开或闭合；

所述第一模拟电子开关S1与限流电阻单元串联设置在电路信号输入端与第二运放的同相端之间；所述第二模拟电子开关S2与反馈电阻R₃串联设置在第二运放的输出端与反相端之间构成反馈电路。

所述控制端K加入的开关控制信号为脉宽调制信号：

-当脉宽调制信号为第一逻辑电平时，第一模拟电子开关S1和第二模拟电子开关S2闭合；

-当脉宽调制信号为第二逻辑电平时，第一模拟电子开关S1和第二模拟电子开关S2断开；

其中，所述第一逻辑电平和第二逻辑电平相反。

所述双运放带通滤波电路中的电阻等效值通过两个模拟电子开关S1和S2的开关和闭合改变，从而改变双运放带通滤波电路的输入输出特性。

所述限流电阻单元为限流电阻R₁。

所述限流电阻单元包括第一限流电阻R₁A和下拉电阻R₁B，其中，所述第一限流电阻R₁A设置于电路信号输入端与第一模拟电子开关S1之间，所述下拉电阻R₁B设置于第一限流电阻R₁A与地之间。

一种基于开关调制的双运放跟踪滤波电路的设计方法，包括以下步骤：

步骤1，选定参数n，确定全导通频率f_T或全导通角频率ω_T；

步骤2，根据被跟踪信号频率f确定开关控制信号的周期T；

步骤3，采用通用的运放选择规则，确定双运放带通滤波电路中合适的运放，同时，确定双运放带通滤波电路中各电容和各电阻的值，满足A＝2，其中，Q为品质因数，A为中心频率处的放大倍数，C为两个相同的电容C的电容值，R₁、R₂、R₃分别为限流电阻R₁、第二限流电阻R₂、反馈电阻R₃的电阻值；

步骤4，对以上所设计的电路进行电路性能核算，从而完成整个电路的设计；