[發明專利]一種超低頻信號濾波放大整形電路

在審

• 申請號: 201410728416.5
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN105656447A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 王麗香
• 申請（專利權）人: 王麗香
• 主分類號: H03H11/04
• 分類號: H03H11/04;H03K5/01;G01H17/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠

技術領域

本發明涉及信號處理領域，尤其是涉及一種超低頻信號濾波放大整形電路。

背景技術

超低頻通信技術是當今世界的一個新興研究領域，在水下通信系統、海洋、地震檢測、核廢料處理和環境保護等方面具有廣泛的應用前景。

工程中，經常采用對建筑結構環境振動的檢測來確定結構的動力特性、核驗施工中有無重大的質量問題、檢測建筑結構的可靠性、評估建筑結構的安全裕度。一般工程建筑結構的環境振動固有頻率多比較低，在0.5Hz～10ltz之間，通常采用拾振器進行檢測。隨著高層建筑、高聳建筑結構、大跨度橋梁的不斷出現，這些建筑結構的環境振動的頻率更低。例如上海金茂大廈固有頻率為0.162Hz，天津電視塔固有頻率為0.176Hz；銅陵長江大橋固有頻率為0.32Hz。這些都屬于超低頻振動信號，由于信號振幅變化緩慢，周期很長，環境干擾和測量系統漂移等因素，對于超低頻信號的采集與處理系統的穩定性和精度的要求都很高，并且在電路中更加注重信號的直流特性，盡可能的保持信號直流特性的完整性。

一般的當我們接受到一個超低頻信號時，它并不能被我們直接觀察和分析，而是只有在通過一定的電路處理使之進行濾波、放大、整形輸出以后，才可以變成能讓我們觀察、分析和處理的穩定狀態的信號。所以說對于工程上的一般信號必須經過處理。

發明內容

本發明的目的是提供一種濾波放大整形電路，使得別檢測到的信號能被直接使用。

為了滿足上述目的本發明采用如下技術方案：

一種超低頻信號濾波放大整形電路，包括濾波電路、波形轉換電路和電源電路，所述濾波電路為反相四階低通濾波器，包括兩個串聯的二階低通濾波器，每一個二階低通濾波器的輸入與輸出之間設置有RC回路；

所述波形轉換電路是由定時器組成的單穩態觸發器；

所述電源電路的電壓輸出端連接三端穩壓器；

所述其中一個二階低通濾波器的輸入端外接信號輸入，另一個二階低通濾波器的輸出端連接到波形轉換電路中定時器的輸入端。

在上述技術方案中，所述濾波電路的通帶增益Ao=20db,通帶頻率fc=10Hz,通帶增益紋波Rp=1db,截止帶頻率fs=40Hz,截止帶衰減-30dB。

在上述技術方案中，所述電源電路為倍壓整流電路，或為集成運算電路。

在上述技術方案中，所述二階低通濾波器可采用壓控電壓源二階濾波器。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：本發明的思路是利用已有原理，開發出一種簡單可靠的濾波整形電路，和現有的很多電路相比，構成本電路的器件成本低，濾波整形的效果相當好，該電路能直接應用到各種儀器設備或直接利用本電路進行二次開發。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是濾波放大電路；

圖2是單穩態觸發器；

圖3是倍壓整流電路；

圖4是集成運算電路；

圖5是模擬出的波形圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的方案采用反相輸入四階低通濾波器，即由兩個二階低通濾波器串聯起來。這里的反相輸入二階低通電路與同相輸入電路類似，在每一個濾波器的輸入與輸出之間增加了RC回路，可以使濾波器的過濾帶變窄，衰減斜率的值增大。為了改善fo附近的頻率特性，也可以采用壓控電壓源二階濾波器相似的方法，即多路反饋的方法。

在本電路中，所述濾波電路的通帶增益Ao=20db,通帶頻率fc=10Hz,通帶增益紋波Rp=1db,截止帶頻率fs=40Hz,截止帶衰減-30dB。

如圖2所示，波形轉換電路是由555定時器組成的單穩態觸發器。當輸入小于1/3VCC時輸出為高電平1，當輸入大于1/3VCC小于2/3VCC時輸出保持不變，當輸入的數值大于2/3VCC時，輸出為低電平，只要有確定的VCC值，再輸入正弦波就能使通過施密特觸發器的波隨時間完成高低電平的轉換，從而形成方波。

如圖3所示，是倍壓整流電路，該電路的特點就是應用在高電壓、小電流的地方，可以把較低的交流電壓用耐壓較低的整流二極管和電容器，整流出一個較高的直流電壓。一個5V,1KHz的正弦信號經過三極管推挽放大后，利用倍壓整流得到所需負電壓（+5V變-4V），然后再利用三端穩壓器將電壓穩定在-5V。但是倍壓整流電路復雜，而且得到的電壓穩定性不是特別好，因此該電路可以由其他同類電路代替。