滤波器是信号处理电路必不可少的一部分，传统的滤波器大多由电阻、电容、电感等分立元器材，依据理论规划，按必定的方法摆放组合而成，尽管也能到达意图，可是存在规划进程杂乱、规划本钱较高、需占用较大空间、功耗较大等缺乏。跟着科技的前进，一种集成的滤波电路——开关电容滤波器，开端在现在的电路规划中得到较多运用。开关电容滤波器是一种离散时刻模仿滤波器，它首要由3个功用部件构成：运算放大器、MOS开关和电容器，只需较少的外部电阻便可完成多种滤波功用。与由分立元件构成的滤波器比较，集成的滤波芯片具有占用体积小、功耗低、规划简略、本钱低一级长处。这契合今世的电路规划理念，因而得到广泛的运用。在本文中，笔者挑选了开关电容滤波器MAX 7491作为滤波器规划的中心器材，构建了带通滤波器和带阻滤波器，将其运用于实践电路，得到了令人满意的作用。
1 MAX7491的结构、特色及作业原理
MAX7491是美信(MAXIM)公司规划的一款双路通用开关电容滤波器，它内部由两个彻底相同的双二阶拓扑结构的开关电容滤波模块组成，其内部结构如图1。
MAX7491选用16脚QSOP封装。低功耗规划，只需+3 V单电源供电(也能够双电源供电)。输入和输出均具有轨对轨特性，规划滤波器的中心频率最高可达40 kHz。具有高精度
特性，其间质量要素Q的差错率为±0.2%，芯片作业时钟转化为滤波器中心频率的差错率为±0.2%。
MAX7491的运用很简洁，只需经过在芯片外部恰当衔接电阻就可完成不同的滤波功用，能够构成低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。此外，经过将多个滤波模块级联，还能够装备构成高阶滤波器。一切经典的滤波器拓扑，如巴特沃斯(Butterworth)、贝塞尔(Bessel)、椭圆(elliptie)和切比雪夫(Chebyshev)等均能够由MAX7491来完成，乃至还能够完成一些用户自定义的算法。
在规划滤波器时，滤波器的中心频率是经过MAX7491作业时钟来确认的。MAX7491有两个时钟源可供挑选：占空比为50%的外部时钟和内部振荡器时钟。运用外部时钟时，滤波器中心频率fo(单位：kHz)与芯片的外部时钟频率fCLK(单位：)满意联系式：
fo=fCLK/100 (1)
运用内部振荡器时钟时，需求在外部衔接一个电容COSC(单位：pF)，则振荡器频率fOSC(单位：kHz)：
fOSC=135×103/COSC (2)
此刻滤波器中心频率由(3)式得出：
fo=fOSC/100 (3)
MAX7491有6种作业方式，见表1。
表中：LP是低通滤波;HP是高通滤波;BP是带通滤波;
N是带阻滤波;Q是质量要素;fo是滤波器中心频率，fCLK是MAX7491的作业频率。
用户能够依据实践需求来选用某种方式。下面仅以方式1为例，详细介绍其运用及装备。
方式1电路原理图如图2所示。电阻R1接在信号输入端，在输出端N与信号输入端INVA之间接入反应电阻R2，则构建了一个2阶带阻滤波器。在输出端BP与输入端INVA之间接入反应电阻R3，则构建了一个2阶带通滤波器。直接连通输出端LP与反应输入端S，则构建了一个2阶低通滤波器。这三种滤波器能够一起作业。以上电阻R1、R2和R3一般约为几十到几百千欧姆，依据所需求的增益来选配。各个输出(N、BP、LP)增益与R1成反比联系。此外，在低通滤波器输出端LP与信号输入端INVA之间衔接电容Cc能够下降增益差错，Cc的最大取值为15 pF。
假如将同一芯片中的两个滤波器模块进行级联则能够装备完成2级带阻滤波、低通滤波和带通滤波以及高质量要素的带通滤波器。假如多个芯片级联还能够完成高阶巴特沃斯低通滤波器、低Q值的带阻滤波器等。方式1下滤波器的中心频率为fo=fCLK/100。
2 运用举例
在运用地下磁流体勘探仪进行地下水和地下裂隙的勘探进程中，仪器首要经过探针接纳天然电磁信号，该信号频率规模散布较广，从频率很低的基带信号到数千赫兹的频率信号，包括有强搅扰信号，尤其是有很强的工频搅扰信号，这些信号数据量大，耦合方式杂乱，对仪器进一步的信号处理影响很大，不易于剖析处理。因而在对信号进行处理前，需求对探针接纳的信号进行滤波处理。下面选用MAX7491来构建作为地下磁流体勘探仪的前置处理滤波器。
地下磁流体勘探仪前端信号处理原理框图如图3所示。探针收集到的电磁信号，经过带通滤波和带阻滤波后被送入到下一级信号处理电路。
用MAX7491构建四阶的带通滤波器如图4，四阶带阻滤波器如图5。这两个滤波器都选用了作业方式1，运用外部时钟。关于带通滤波器，时钟fclk是依据仪器的测验频段来确认的，是编程可控的。关于带阻滤波器，其首要作用是滤除50 Hz及其倍频的工频搅扰信号，因而可依据需求挑选fclk取为5 kHz或其他频率。
图6和图7是用Labview对所测信号进行分段剖析得到的频谱，其间横坐标是频率(单位：Hz)，纵坐标是电位幅值(单位：V)，选用科学计数法。带通滤波器的的中心频率约为
45 Hz，在图5中能够看出，频率低于15 Hz或高于75 Hz的信号经过带通滤波器后其幅值有显着的衰减，而对中心频率邻近的信号，滤波器具有较好的选通性，而跟着频率远离中
心频率，信号有逐步衰减的趋势。带阻滤波器的中心频率为50 Hz，从图7中能够看到，在50 Hz邻近的信号经过带阻滤波后有了显着的衰减，而其他频率信号则能够很好的经过。
MAX7491是一款运用便利的开关%&&&&&%滤波器，只需求较少的外部元件就可完成较杂乱的滤波功用，多种作业方式能够满意不同的运用场合需求，而且易于控制，用户只需按需供给适宜的中心频率即可到达滤波意图。经过将以MAX7491为中心器材规划的带通和带阻滤波器运用到地下磁流体勘探仪的信号收集体系并测验，得到了杰出的滤波作用，可见该芯片在功用上是比较优胜的。
