根據信號分的的要求，抗混濾波器的截止頻率範圍控製在10Hz～20kHz。為了提高信號的頻率分辨率，要求抗混濾波器的帶寬是可變的。比如要分析100Hz以內的信號特征，該低通濾波器的帶寬最好選為100Hz。設計時，按1
、2、4
、5倍乘的原則，將20kHz頻率範圍分成14檔不同帶寬來處理。若采用一般的模擬低通濾波器必須電路繁複、換檔不便

、體積太大
、不(bu)甚(shen)實(shi)用(yong)。用(yong)集(ji)成(cheng)開(kai)關(guan)電(dian)容(rong)濾(lv)波(bo)器(qi)發(fa)展(zhan)很(hen)快(kuai)
，生(sheng)產(chan)公(gong)司(si)不(bu)少(shao)
，器(qi)件(jian)目(mu)前(qian)已(yi)係(xi)列(lie)化(hua)。它(ta)改(gai)變(bian)截(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)非(fei)常(chang)方(fang)便(bian)
，隻(zhi)要(yao)程(cheng)近(jin)不(bu)同(tong)的(de)采(cai)樣(yang)頻(pin)率(lv)即(ji)可(ke)。因(yin)此(ci)，選(xuan)擇(ze)8階開關電容橢圓低通濾波器MAX293作抗混濾波器用。理論上8階低通濾波器適合於製作抗混濾波器，其截止頻率後的衰減為160dB/10倍頻，如截止頻率為1kHz，則到1.5kHz處
，信號衰減了80dB
，接近理想的低通濾波器，這是由橢圓濾波的特點所決定的。實測的濾特圖（幅頻特性）也有相似結果。但在試製過程中
，發現該濾波器有“共振”現象
，以下就此現象試作分析。

開關電容濾波器的“共振”現象

在用NW1232低頻頻率特性測試M AX293的(de)幅(fu)頻(pin)特(te)性(xing)時(shi)，發(fa)現(xian)屏(ping)幕(mu)上(shang)除(chu)了(le)預(yu)期(qi)的(de)幅(fu)頻(pin)特(te)性(xing)之(zhi)外(wai)

，在(zai)采(cai)樣(yang)頻(pin)率(lv)及(ji)其(qi)整(zheng)數(shu)倍(bei)的(de)頻(pin)率(lv)處(chu)具(ju)有(you)窄(zhai)帶(dai)通(tong)形(xing)狀(zhuang)的(de)峰(feng)值(zhi)，其(qi)高(gao)度(du)達(da)到(dao)甚(shen)至(zhi)超(chao)過(guo)了(le)前(qian)麵(mian)幅(fu)頻(pin)特(te)性(xing)平(ping)坦(tan)部(bu)分(fen)的(de)最(zui)大(da)值(zhi)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)，當(dang)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)等(deng)於(yu)采(cai)樣(yang)頻(pin)率(lv)或(huo)為(wei)采(cai)樣(yang)頻(pin)率(lv)的(de)整(zheng)數(shu)倍(bei)時(shi)，出(chu)現(xian)了(le)這(zhe)一(yi)現(xian)象(xiang)，暫(zan)時(shi)稱(cheng)之(zhi)為(wei)“共振”現象，如在使用中對其不加處理，則將嚴重幹擾有用信號。為了弄清原因
，重複作了試驗。采取自動掃描、手動掃描、變采樣頻率後掃描等方法，該現象始終如期而至。為了濾去該“高頻幹擾”，在MAX293電路之後，接上模擬低通濾波器。然而不管接二除低通還是四階低通模擬濾波器

，其輸出仍然存在該“幹擾”，而且幅值無任何減小。

“共振”現象的解釋

用模擬低通濾波器做實驗
，當然不存在此現象。因此
，原因必然在於具有采樣環節的開關電容上。在開關電容濾波器中，當開關頻率（即采樣頻率
、時鍾頻率）大大於信號頻率時（文獻（2）指出，一般要大於20倍）
，開關電容等效於模擬阻容濾波器中的電阻
，可推導出，其等效電阻R=1/（C•fc）

，其中C為電容，fc為開關濾波。通過分析得到
，當信號頻率和采頻率同頻時，就會出現如圖1所示的現象。

圖1：“共振”現象的解釋

圖中輸入信號vi為正弦波（方波也一樣），1、2……為同頻采樣信號。在相位適當的時候（如圖1所示），kaiguandianronglvboqidedianrongshangjiangchuxianshuruxinhaodefengzhi。xiangweidebutong，caiyangdaodezhiyebutong，dangecaiyangdiansuocaiyangdezhishixiangtongde。yincizaicaiyangdianrongshangchanshengyigezhiliuxinhao，shiliuboqishuchuyigezhiliudianping。dangguanchafupintexingshi，zaishuruxinhaoyucaiyangxinhaotongpinqiexiangweiheshishi，jiuchuxianleshangshusuoweide“共振”現象。而且其後的低通模擬濾波器對此無能為力。同理，當信號頻率為采樣頻率的整數倍時

，顯然也會出現相同的現象。

試驗結果

為了證實上述的分析，采用如圖2（a）所示的一階低通濾波器作了度驗。圖中vi為正弦波輸入
，φ1，φ2為兩相脈衝作采樣開關信號，vo為輸出信號。

圖2：“共振”現象試驗電路

在低頻特性測試儀上測試，φ1、φ2的頻率fφ為10kHz，除了在近100Hz處轉折的低通幅頻特性外
，在10kHz
、20kHz處，出現了峰值。此處fφ即為上述的開關頻率fc，其與低通濾波器的轉折頻率的關係

，取決於圖2（a）中的C1和C2之比值。此時用電壓表測量vo為直流電壓4V，用晶體管毫伏表測得輸入信號值為2.8V。從而證實了上述分析。

為了去除“共振”現象，要限製輸入信號的範圍，使之小於采樣頻率。因此采用集成開關電容低通濾波器（如MAX293一類）時

，在其前麵，必須要增加模擬低通濾波器，把采樣頻率及其以上的高頻信號有效的排除在外才行。

基於MAX293的實用抗混濾波器

集成開關電容濾波器體積小

、階數高、衰減沿陡、改變通帶寬度非常方便，因此用途十分廣泛
，特別是在要求有不同帶寬的場合。其缺點是本身有開關噪聲，尤其是存在上述的“共振”現象。因此在使用時，要根據不同的要求，采取必要的措施。現以采用MAX293製作抗混濾波器為例予以說明。

圖3：信號處理儀器硬件框圖

圖3為信號處理儀器硬件框圖。其中，MAX293及其前後的模擬低通濾波器一起
，組成通帶可編程抗混濾波器。

根據界麵上測量顯示信號的大小

，用PC機上的鍵盤選取量程程控放大器的放大倍數，以得到幅度合適的信號。AMX293濾波器前後
，接有兩個可編程模擬低通濾波器，它們有同步的三個可編程轉折頻率，由PC機給出地址
，切換到不同值的濾波電容來實現。用MAX293濾波器前的雙二階可編程模擬低通濾波器消除“共振”現象
，用後邊的二階低通濾波器消除采樣頻率信號fc所引起的噪聲。由於MAX293從10z～20kHz分成14檔，其截止頻率與采樣頻率fc之比值為1：100，所以模擬濾波器的轉折頻率為100Hz、1kHz
、10kHz三檔，它們能將盯應於fc及其以上的信號諧濾排除在外。MAX293的不同截止頻率是由PC機通過改變fc而得到的。所有模擬濾波器設計成Butterworth濾波器。