CN104917478A - 一种基于传感器信号的滤波模块 - Google Patents
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Abstract
一种基于传感器信号的滤波模块，本发明涉及滤波电路领域，其旨在解决现有传感器信号的滤波模块增益衰减较大，易受到电源端噪声或其他高频信号干扰，而且滤波效果不理想等技术问题。该发明装置结构特征包括电源VDD，与电源VDD连接的第一滤波模块，第一滤波模块设置有用于连接传感器的第一接口，还包括第二滤波模块，第二滤波模块设置有连接传感器的第二接口和输出端OUTPUT。本发明用于信号滤波。
Description
技术领域
本发明涉及滤波电路领域，具体涉及一种基于传感器信号的滤波模块。
背景技术
现有传感器信号的滤波模块由低阶RC低通滤波器或级联的电容构成，而且源端不具有滤波单元。外电路有负载时，信号将会衰减；例如，一阶RC低通滤波器，频率响应为H（s）=1/(1+RCS)，R=20KΩ，RL=5KΩ，对通过的直流信号将会衰减80%。若传感器为高敏信号传感器时，有用信号较弱，此时源端不具有滤波单元，随源端进入传感器的噪声或其他高频干扰信号将会对传感器输出产生影响。其次，低阶RC低通滤波器或级联的电容对噪声或其他高频干扰信号滤波效果不理想，信号通带线性度差，在截止频率处增益衰减较大。
发明内容
针对上述现有技术，本发明目的在于提供一种基于传感器信号的滤波模块，其旨在解决现有传感器信号的滤波模块增益衰减较大，易受到源端噪声或其他高频信号干扰，而且滤波效果不理想等技术问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于传感器信号的滤波模块，包括电源VDD，与电源VDD连接的第一滤波模块，第一滤波模块设置有用于连接传感器的第一接口，还包括第二滤波模块，第二滤波模块设置有连接传感器的第二接口和输出端OUTPUT。
上述方案中，所述的第一滤波模块，包括一端口三阶伯特瓦兹低通滤波电路，其输入接口与电源VDD连接且输出接口与传感器接口A连接。所述的一端口三阶伯特瓦兹低通滤波电路，包括级联的第一级二阶滤波器与第二级一阶滤波器。滤出电源VDD带来的信号干扰，保护传感器有用弱信号，消除对传感器输出信号的影响。
上述方案中，所述的第二滤波模块，包括一端口四阶伯特瓦兹低通滤波电路，其输入接口与传感器接口B连接且输出接口与输出端OUTPUT连接。所述的一端口四阶伯特瓦兹低通滤波电路，包括级联的第一级二阶滤波器与第二级二阶滤波器。由于有着极高的输入阻抗和极低的输出阻抗，直接级联并不需要阻抗匹配，减少原件；对直流信号或低频信号几乎不会产生增益衰减；伯特瓦兹低通滤波器在信号通带内有最大的平坦度或线性度，且阶数越高，线性度越好，对高频噪声有较强的抑制作用；在截止频率处有-3dB衰减。
上述方案中，所述级联的第一级二阶滤波器与第二级二阶滤波器，包括正极接有RC低通回路和负极接有串联的C、R反馈回路的放大器。所述的第二级一阶滤波器，包括正极接有RC低通回路和负极接有负载电阻的放大器。滤波后信号产生增益，致使输出信号有较大的能量。
附图说明
图1为本发明传感器滤波模块；
图2为本发明传感器滤波模块的一端口三阶伯特瓦兹低通滤波电路；
图3为本发明传感器滤波模块的一端口四阶伯特瓦兹低通滤波电路；
图4为本发明传感器滤波模块的现有滤波模块；
图5为本发明传感器滤波模块实际应用例；
图中1-一端口三阶伯特瓦兹低通滤波电路，2-传感器，3-PCB，4-一端口四阶伯特瓦兹低通滤波电路。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明传感器滤波模块，包括电源VDD，与电源VDD连接的第一滤波模块1，第一滤波模块1设置有用于连接传感器2的第一接口，还包括第二滤波模块4，第二滤波模块4设置有连接传感器2的第二接口和输出端OUTPUT。
图2和图3分别是本发明传感器滤波模块的一端口三阶伯特瓦兹低通滤波电路与本发明传感器滤波模块的一端口四阶伯特瓦兹低通滤波电路，所述的第二滤波模块4，包括一端口四阶伯特瓦兹低通滤波电路，其输入接口与传感器2接口B连接且输出接口与输出端OUTPUT连接。所述的一端口四阶伯特瓦兹低通滤波电路，包括级联的第一级二阶滤波器与第二级二阶滤波器。所述级联的第一级二阶滤波器与第二级二阶滤波器，包括正极接有RC低通回路和负极接有串联的C、R反馈回路的放大器。所述的第二级一阶滤波器，包括正极接有RC低通回路和负极接有负载电阻的放大器。
图4为本发明传感器滤波模块的现有滤波模块，在传感器输出端仅有两个级联电容，增益衰减较大，易受到源端噪声或其他高频信号干扰，而且滤波效果不理想。
实施例1
图5为本发明传感器滤波模块实际应用例，传感器为CCD图像传感器TCD1501D摄入图像信号，在本发明传感器滤波模块滤出高频噪声后，输出端OUTPUT接A/D转换器AD9826，转换后的数字信号传入FPGA中，FPGA处理信号后通过USB传输控制器传输前端信号给计算机，实现高清图像显示。
本发明有益效果：滤出电源VDD带来的信号干扰，保护传感器有用弱信号，消除对传感器输出信号的影响；由于有着极高的输入阻抗和极低的输出阻抗，直接级联并不需要阻抗匹配，减少元件；对直流信号或低频信号几乎不会产生增益衰减；伯特瓦兹低通滤波器在信号通带内有最大的平坦度或线性度，且阶数越高，线性度越好，对高频噪声有较强的抑制作用；在截止频率处有-3dB衰减；滤波后信号产生增益，致使输出信号有较大的能量。通带信号增益衰减小，消除源端噪声或其他高频信号干扰，而且滤波效果较理想。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于传感器信号的滤波模块，其特征在于，包括电源VDD，与电源VDD连接的第一滤波模块（1），第一滤波模块（1）设置有用于连接传感器（2）的第一接口，还包括第二滤波模块（4），第二滤波模块（4）设置有连接传感器（2）的第二接口和输出端OUTPUT。
2.根据权利要求1所述的基于传感器信号的滤波模块，其特征在于，所述的第一滤波模块（1），包括一端口三阶伯特瓦兹低通滤波电路，其输入接口与电源VDD连接且输出接口与传感器（2）接口A连接。
3.根据权利要求2所述的基于传感器信号的滤波模块，其特征在于，所述的一端口三阶伯特瓦兹低通滤波电路，包括级联的第一级二阶滤波器和第二级一阶滤波器。
4.根据权利要求1所述的基于传感器信号的滤波模块，其特征在于，所述的第二滤波模块（4），包括一端口四阶伯特瓦兹低通滤波电路，其输入接口与传感器（2）接口B连接且输出接口与输出端OUTPUT连接。
5.根据权利要求4所述的基于传感器信号的滤波模块，其特征在于，所述的一端口四阶伯特瓦兹低通滤波电路，包括级联的第一级二阶滤波器与第二级二阶滤波器。
6.根据权利要求5所述的基于传感器信号的滤波模块，其特征在于，所述的级联的第一级二阶滤波器与第二级二阶滤波器，包括正极接有RC低通回路和负极接有串联的C、R反馈回路的放大器。
7.根据权利要求3所述的基于传感器信号的滤波模块，其特征在于，所述的第二级一阶滤波器，包括正极接有RC低通回路和负极接有负载电阻的放大器。
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