在低通濾波器上增加優(yōu)化電路允許濾波器動(dòng)態(tài)調(diào)整其截止頻率，從而在相對(duì)較低的截止頻率下保持階躍響應(yīng)時(shí)間。

設(shè)計(jì)用于信號(hào)調(diào)理的低通濾波器時(shí)，一個(gè)常見問題是它們對(duì)系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)的影響。由于降低截止頻率會(huì)減慢階躍響應(yīng)，因此系統(tǒng)可能無法及時(shí)識(shí)別顯著變化。

圖1電路允許在不犧牲階躍響應(yīng)時(shí)間的情況下降低截止頻率。窗口比較器監(jiān)視濾波器輸入和輸出之間的增量（差）。當(dāng)三角值超過±50mV時(shí)，濾波器通過將截止頻率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)來增加其壓擺率。

圖1.該低通濾波器通過動(dòng)態(tài)調(diào)整其截止頻率來保持快速階躍響應(yīng)。

開關(guān)電容濾波器（U1）通常作為自時(shí)鐘器件工作。電容C1和C2將截止頻率設(shè)定為0.1Hz，其他電路構(gòu)成動(dòng)態(tài)窗口比較器。晶體管對(duì)Q1-Q2和Q3-Q4形成互補(bǔ)電流鏡，其輸出流經(jīng)R2和R3，產(chǎn)生±50mV的增量。將輸出電壓連接到兩個(gè)電阻的中心抽頭，使增量以輸出電壓為中心。因此，您可以將窗口比較器的上限閾值設(shè)置為 V外+ 50mV，V時(shí)的下限閾值外? 50mV

原始輸入信號(hào)由R4和C3進(jìn)行低通濾波，產(chǎn)生截止頻率（312Hz），從而降低對(duì)瞬時(shí)毛刺的靈敏度。濾波輸入驅(qū)動(dòng)窗口比較器輸入。如果該輸入超出±50mV窗口，比較器U2A或U2B將置位其輸出低電平。低輸出驅(qū)動(dòng)Q5進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致其集電極具有高阻抗。由于Q5集電極不再將電容C2接地，濾波器的截止頻率增加了十倍。當(dāng)系統(tǒng)輸出變?yōu)橄到y(tǒng)輸入的50mV以內(nèi)時(shí)，截止頻率節(jié)流回其靜態(tài)狀態(tài)。

這種效果可以在示波器照片中看到（圖2）。頂部跡線是1.5V至2.5V的階躍，中間跡線是使能優(yōu)化電路的輸出，底部跡線顯示濾波器未修改的響應(yīng)。優(yōu)化后的響應(yīng)包括截止頻率轉(zhuǎn)換期間的輕微擾動(dòng)，但比未修改電路快五倍。

圖2.圖1電路的時(shí)域響應(yīng)，有優(yōu)化電路（中間跡線），沒有優(yōu)化電路（底部跡線）。

所示電路配置為非常低的截止頻率，但可以通過改變C1和C2將其重新調(diào)整為更高的頻率，其中振蕩頻率fOSC（以kHz為單位）為30 × 103/COSC（以pF為單位），截止頻率為fOSC/100。R2和R3可以針對(duì)不同的窗口值進(jìn)行修改，其中增量等于電阻乘以115μA。比較器必須是漏極開路類型。

審核編輯：郭婷