[发明专利]一种可复位积分低通滤波电路

说明书

本发明公开了一种可复位积分低通滤波电路，可实现积分滤波、比例放大以及采样保持三种功能。包括比例积分电路、复位电路、时序控制电路以及电子开关等；比例积分电路由电阻器R1和R2、电容器C1以及运算放大器A1构成；复位电路实现电容器C1的放电操作，包括电子开关S2、电阻器R3以及电容器C2；本发明的可复位积分滤波电路在S1闭合、S2断开条件下可实现比例积分滤波功能，在S1和S2断开时实现积分信号的保持，在S1和S2闭合时实现积分电容C1的放电以及比例放大操作。本发明作为一个电路单元更容易嵌入信号处理链路中，且可以降低系统复杂度并节省成本。

技术领域

本发明涉及弱信号测量技术领域，尤其涉及一种可复位积分低通滤波电路。

背景技术

由传统反相积分电路构造的可复位积分器可用于信号的低通滤波，因其具有复位开关，可将积分电容存储的电荷主动释放，凭借其极短的放电时间，能够避免传统低通滤波器时间常数相对较大而导致的相邻采样点间信号的“记忆”误差，这在某些具有特定需求的测量仪器中得到使用。然而当前现有技术提供的可复位积分器功能单一，只能进行积分和复位，且积分电容两端短接时，电路输出变为GND，导致与前级信号链路断开，无法作为一个基本电路单元嵌入到信号调理链路中实现更丰富的功能。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种可复位积分低通滤波电路。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可复位积分低通滤波电路，包括有电子开关S1、比例积分电路、复位电路和时序控制电路，所述的电子开关S1一端连接输入信号，另一端连接比例积分电路的输入端，比例积分电路的输出端连接复位电路的输入端，所述的时序控制电路分别连接电子开关S1的控制端和复位电路。

所述的比例积分电路由运算放大器A1、电阻器R1、电阻器R2以及电容器C1构成，电阻器R1的一端为比例积分电路的输入端并连接电子开关S1，电阻器R1的另一端分别连接运算放大器A1的反相输入端和电阻器R2的一端，电阻器R2的另一端分别连接电容器C1的一端，电容器C1的另一端连接运算放大器A1的输出端，运算放大器A1的输出端为比例积分电路的输出端，运算放大器的同相输入端连接GND。

所述的复位电路包括有电阻器R3、电子开关S2和电容器C2，电阻器R3的一端为复位电路的输入端并连接运算放大器A1的输出端，另一端连接电容器C2的一端，复位电路的输出端为电阻器R3与电容器C2的公共连接端，电容器C2的另一端连接GND，电子开关S2的一端连接电阻器R2与电容器C1的公共连接端，另一端连接电阻器R3与电容器C2的公共连接端，电子开关S2的控制端与时序控制电路连接。

所述比例积分电路为电压并联负反馈类型，其传递函数H(s)为：

其中A₀为运算放大器A1的开环增益，为电子开关S1的导通阻抗，s为对应拉普拉斯变换的复变量，所述比例积分电路传递函数H(s)具有一个极点ω_p和一个零点ω_z，分别为：ω_z＝1/R₂C₁，因为实际取值时则极点近似为ω_p＜＜ω_z。

电容器C2用于电子开关S2的开关抖动抑制，电阻器R3一方面用于电子开关S2的限流，另一方面用于提高运算放大器A1的输出带容性负载的稳定性，电阻器R3阻值比较小，开关S2的导通阻抗也要求比较小，所以复位电路的复位环路时间常数远小于积分时间常数

所述的时序控制电路为逻辑器件或FPGA/CPLD或MCU。

在S1闭合、S2断开条件下可同时实现比例放大和积分滤波功能，在S1和S2断开时实现积分信号的保持，在S1和S2闭合时实现积分电容C1的放电以及比例放大操作。