一种宽动态范围的智能测量系统设计

由式（1）、（2）和（3）可以得到

Vx=[(yx-y0)/(yR-y0)]VR     (4)

一般而言，对于一个宽量程多增益系统，每档增益都应实时标定进行自校准，因此标准信号产生的标准值也有多少。

2.2 程控滤波电路设计

在智能测量系统中一般都要使用滤波器。一般有源滤波器均由运算放大器和RC元件组成，对元器件的参数精度要求比较高，设计和和调试都比较麻烦。美信公司（Maxim）生产的可编程滤波器芯片MAX262可以通过编程对各种低频信号实现低通、高通、带通、带限以及全通滤波处理，而且滤波的特性参数如中心频率、品质因数等也可以通过编程进行设置。

    2.2.1 MAX262芯片介绍

MAX262主要由放大器、积分器、电容切换网络（SCN）和工作模式选择器组成。积分器、电容切换网络（SCN）和工作模式选择器分别由编程数据M0～M1、F0～F5和Q0～Q6控制。MAX262内部有2个二级滤波器。滤波器A和B可以单独使用，也可级联成四阶滤波器使用。

MAX262芯片的工作频率为1Hz～140kHz。当时钟频率为4MHz，工作模式选择为模式3时，芯片可以对140kHz的输入信号进行滤波处理。其它工作模式的最高工作频率为100kHz。滤波器A和B可以采用内部时钟，也可以采用外部时钟。外部时钟分别从芯片的引脚CLKA、CLKB引入。对外部时钟无占空比要求。

MAX262芯片有3个编程参数；中心频率f0、Q值和工作模式。中心频率由编程数据F0～F5控制，共64个不同的二进数据，每个数据对应1个时钟频率fclk与中心频率f0的比值flk/f0。Q值由编程数据Q0～Q6控制，共128个不同的二制数据，每个数据对应1个Q值，最小的Q值为0.5，最大的Q值为64。工作模式由编程数据M0～M1控制，分别对应工作模式1、2、3和4。

2.2.2 程控滤波器实现

由MAX262通用开关电容滤波器实现的程控滤波电路原理如图3所示。每个滤波器的工作模式、中心频率、Q值所需的编程数据，均需要分8次写入MAX262的内部寄存器才能完成设置。

通过文件[3]给出的fclk/f0与F0～F5的关系表格，得到本文根据fclk/f0计算编程数据F0～F5的公式，即fclk/f0与F0～F5的关系为：

fclk/f0=40.84+1.57N1     （5）

式中，N1为二进制数据F0～F5对应的十进制整数，范围为0～63，共64级。

同样，对应滤波器的Q值也是通过计算来获得Q值的编程数据Q0～Q6。Q值与Q0～Q6的关系为

Q=64/(128-N2)     (6)

式中，N2为二进制数据Q0～Q6对应的十进制整数，范围为0～127，共128级。

2.3 程控放大电路设计

在智能测量系统中，常常需要一个增益可软件编程的放大器（PGA），用将不同幅度的模拟输入信号放大到某个特定范围，便于A/D转换器进行采样；或者将给定信号放大一个由软件设定的增益后输出。

可