[发明专利]中心频率可调节的石英晶体窄带滤波电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种窄带滤波电路，特别涉及一种中心频率可调节的石英晶体窄带滤波电路。

背景技术

在地下管线探测，超声波测距，无线通信等许多应用场合，都需要检测微弱信号，而微弱信号的检测往往需要一个高选择性，易于实现的窄带滤波，传统的RC和LC滤波电路很难达到这样的要求。目前微弱信号检测比较常用的方法是采用锁相环滤波，虽然可满足滤波器的要求，但由于锁相环（PLL）滤波实现复杂，成本高，并不适合一些简单和严格控制成本的应用场合。另一种方法则是采用由石英晶体谐振器构成的晶体滤波器，由于石英晶体谐振器具有很高的品质因数，因此，由它构成的石英晶体滤波器具有很高的频率选择性和十分陡峭的阻带衰减特性。同时石英晶体滤波器还具有设计和实现简单，成本低的优点。

但是目前市面上存在的石英晶体滤波器存在以下缺陷：当构建石英晶体滤波器所选择使用的石英晶体谐振器确定后，则滤波器的中心频率固定为石英晶体谐振器的谐振频率，不能对多种不同频率的信号进行滤波选择，缺乏灵活性。并且，大部分应用集中于兆赫兹以上的频率范围，很少应用于低频信号的滤波处理。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种中心频率可调节的石英晶体窄带滤波电路，非常适合低频微弱信号的检测。

为达到上述目的，本发明采用的解决方案是：

中心频率可调节的石英晶体窄带滤波电路，包括前置放大电路，参考信号产生电路，乘法电路，以及多级晶体滤波电路，前置放大电路的输出端与乘法电路的一个输入端相连，参考信号产生电路的输出端与乘法电路的另一个输入端相连，乘法电路输出端与多级晶体滤波电路的输入端相连，最终信号由多级晶体滤波电路的输出端输出；所述参考信号产生电路包括直接数字频率合成电路和微控制器电路，微控制器电路与直接数字频率合成电路相连接，控制直接数字频率合成电路产生所需频率及幅度的参考信号输送到乘法电路。

所述多级晶体滤波电路由三级中心频率相同的石英晶体滤波电路组成，第一级石英晶体滤波器电路采用差分结构，第二级石英晶体滤波器电路和第三级石英晶体滤波器电路采用同相输入结构；乘法器电路的两个输出端分别连接第一级石英晶体滤波器电路的两个输入端，第一级石英晶体滤波器电路的输出端连接第二级石英晶体滤波器电路的输入端，第二级石英晶体滤波器电路的输出端连接第三级石英晶体滤波器电路的输入端。

所述第一级石英晶体滤波器电路包括运算放大器U1，乘法器电路的一路输出端依次连接电容C11和石英晶体谐振器Y11后连接运算放大器U1的同相输入端，运算放大器U1同相输入端连接电阻R11后接地，乘法器电路的另一路输出端依次连接电容C11和石英晶体谐振器Y11后连接运算放大器的反相输入端，运算放大器反相输入端与输出端之间连接有电阻R12。

所述第二级石英晶体滤波器电路包括运算放大器U2，第一级石英晶体滤波器电路的输出端依次连接电容C21和石英晶体谐振器Y21后与运算放大器U2的同相输入端连接，运算放大器U2同相输入端连接电阻R21后接地，运算放大器U2反相输入端连接电阻R22一端和电阻R23一端，电阻R22另一端接地，电阻R23另一端与运算放大器U2输出端连接；所述第三级石英晶体滤波器电路和第二级石英晶体滤波器电路结构相同。

所述运算放大器采用AD8032，直接数字频率合成电路DDS芯片采用AD9833，微控制器采用C8051F020，乘法电路采用乘法器芯片SA612A。

所述石英晶体谐振器均使用标称频率为32.768KHz的普通石英晶体谐振器。

本发明的有益效果是：

待检测信号经过前置放大电路放大后输入至乘法电路，乘法电路将放大后的待检测信号与参考信号产生电路所产生的本地参考信号进行乘法运算，将待检测信号变频至一个固定频率，该固定频率与后级石英晶体谐振器的中心频率相当，变频后的待检测信号经多级晶体滤波电路处理后得到所需信号。

所述参考信号产生电路包括直接数字频率合成电路和微控制器电路，通过微控制器调节直接数字频率合成电路产生所需频率及幅度的参考信号输送到乘法电路与待检测信号运算，使待检测信号频率变为多级晶体滤波电路的中心频率，然后经滤波后得到所需信号，通过调整本地参考信号可以检测不同频率的输入信号，尤其是低频信号的检测；多级晶体滤波电路采用石英晶体谐振器能够实现窄带滤波的效果，同时运算放大器还具有放大信号的作用，适合低频微弱信号的检测。整个电路的设计和实现简单，成本低，一致性好。

附图说明