本篇文章給大家談談程控濾波器,以及程控濾波器軟件設計部分對應的知識點，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站！

內容導航：

• 程控濾波器
• 用MAX262做程控濾波器的低通還好，高通簡直不能忍受？？？？見下圖，求解求原理？
• 程控濾波器的程控濾波器係統測試
• 程控濾波器的程控濾波器概述
• 程控濾波器的發展趨勢
• 如何計算程控濾波器中心頻率的步進頻率

Q1：程控濾波器

程控濾波器的發展趨勢

一、總體方案設計

1.1程控放大器方案

題目要求放大器輸入信號振幅10mV，即峰峰值為20mV，電壓增益為60dB，增益步進為10dB，電壓增益誤差小於5%，通頻帶為100hz-40khz。

方案一：使用低噪聲運放OP37按要求做6路不同幅度的放大，然後再用繼電器或模擬開關做通道切換。該方案硬件實現簡單，增益控製準確。但是控製相對複雜且涉及的元器件較多，不利於係統的快速實現。

方案二：使用可變增益放大器AD603的壓控增益接法。AD603是一種低噪聲，寬帶（最大90M增益帶寬積）可變增益運放。根據文檔中給出的增益公式 ，直接就可得到增益的連續控製，且結果為對數值。可以方便的實現0db到60dB的增益範圍。

綜合以上分析，我們認為方案二的可操作性最佳，而且方案二經過運放調整後可輕鬆的實現題目峰峰值要求，故選方案二。

1.2程控濾波器方案

題目要求濾波器可設置為低通和高通濾波器，-3dB的截至頻率為1K～20KHz，頻率步進為1KHz，並且2 處係統的總增益不大於30dB。我們考慮的方案有以下幾種：

方案一：使用現成的濾波器芯片，如Maxim公司的開關電容濾波器芯片MAX262，可以實現低通、高通、和帶通濾波器，中心頻率範圍可以從DC到140KHz，能很好的實現題目的要求。

方案二：采用狀態可調濾波器，用3個運放和電阻電容來組成，電路比較簡單，而且可以實現LPF、BPF、HPF三種輸出。可以使用先確定決定Q值的電阻和決定中心頻率的電容，通過不同的電阻來切換中心頻率，以達到截至頻率為1K～20KHz，頻率步進為1KHz。

方案三：采用狀態可調濾波器來實現，利用DA的內部R－2R電阻網絡，通過數字量的控製實現電阻的變化，來改變濾波器的中心頻率，以實現題目的要求。

比較後覺得方案一比較好，但由於沒有買到開關電容濾波器的芯片，所以放棄該方案，而采用方案三，通過數字量控製DAC0832內部電阻網絡來實現中心頻率的改變，方案可操作性較強，且易於達到要求。

1.3 四階橢圓濾波器

四階橢圓濾波器的方案為：

方案一：利用狀態可調變量濾波器的LP、BP、HP輸出，將三個按一定的比例疊加起來就可以得到一個二階橢圓低通濾波器，再把兩個二階節串聯起來就可以實現4階橢圓低通濾波器.

方案二：利用運放借助現有的Filter解決軟件，直接借助軟件給出的電路，做適當的調整就可以實現4階低通橢圓濾波器。

比較兩個方案，方案一可以很好的實現題目要求，但調試起來比較麻煩，技術要求較高，方案二電路形式簡單易行，可快速製作，故采用方案二。

1.4幅頻特性測試儀

題目要求我們製作幅頻特性測試儀，掃頻範圍為100Hz～200KHz，頻率步進為10KHz，掃頻方案我們采用DDS芯片，可以很好的實現線性掃頻。關於檢波方案主要有兩種：

方案一：先檢波後放大的方案，檢波放大的方案一般采用峰值檢測的方法，檢波輸出後使用步進分壓器，再使用直流放大器放大信號進行測量。但需注意檢波二極管的參數會影響最小信號的分辨能力。

方案二：先放大後檢波的方案。放大檢波的方案一般采用均值檢測的方法，輸入信號先進入步進分壓器，經放大後送入均值檢波器。但需注意放大器的帶寬會影響測量的信號的頻率範圍。

我們要測試的頻率範圍100Hz～200KHz，對放大器增益帶寬積的要求不是很高，故我們采用放大檢波的方案。

二、係統的設計：

整個係統分為兩個部分，程控濾波器模塊和幅頻特性曲線測試模塊，係統模塊的框圖如下所示：（圖省）

2.1程控放大器的實現

根據題目要求，輸入峰峰值為20mV時，程控放大器的動態範圍要做到60dB，要求輸出峰峰值從2mV到20V。本設計采用AD603的連續模式（最佳信噪比）實現。該方案是把兩個AD603的增益曲線組合從而實現動態範圍的擴大。如下圖所示，組合後的增益範圍約是-20dB到60dB，可以滿足題目動態範圍的要求。

由於AD603的供電電壓較低，輸出電壓幅度範圍的要求則可以使用較高電壓供電的運放，在AD603的放大基礎上調整實現。

2.4幅頻特性曲線測試儀的實現

幅頻特性曲線的測試時的掃頻采用MSP430F1611單片機控製DDS來實現，檢波使用AD637做有效值檢波 ，采用ADS8505作為單片機外設對AD637的輸出采樣,單片機的最小係統使用了紅外遙控器鍵盤和320x640大液晶顯示。

三、係統軟件流程圖：

3.1程控濾波器的流程圖為：（圖省）

3.2 幅頻測試儀的流程圖：（圖省）

四、係統測試

4.1 測試儀器：

4.2主要的測試的結果：

4.3放大器測試數據

測試60dB增益誤差平均值為1.85％，電壓增益誤差平均值為3.37％。

4.4濾波器參數測試數據

截止頻率平均誤差為0.027％。

4.5橢圓濾波器參數測試

-3dB通帶誤差為（50－49.6）/50＝0.8％，由於噪聲很大甚至會有70多mV的直流輸出，基本上可以認為200K處的增益在現有條件下是測不準的。本設計的到的參數是在示波器隔直條件下測得。

4.6誤差分析

通過對仿真得到的電路進行參數校正，本係統得到了很好的指標參數。但是仍然存在著對理論分析的較大誤差，基本有如下分析：

1.校準時使用F40信號發生器產生20mV信號，信號的信噪比很差，噪聲功率的幹擾會造成誤差的引入，同理幅頻特性測試儀的信號源也是一樣。

2.校準時使用的晶體管毫伏表本身是機械表，會造成相對較大的誤差，同時讀數時人眼也引入的較大的誤差。

3.本題目中模擬電路相對較多，進行調試時會綜合各方麵對電路進行補償，針對題目要求進行平衡，也會造成一部分的誤差。

4.電源的使用往往是電路噪聲引入的關鍵，尤其是小信號的測量中。

電路校正：通過誤差分析，本設計作了一些操作來減小誤差。

1.使用自製AD9954的PCB板，提高輸出信號的信噪比。

2.使用儀器時多次測量取平均值減小模擬表和人眼讀數的誤差。

3.對關鍵的模擬電路製作PCB，並且特殊處理信號的接地，以減小模擬電路的調試難度。

4.采用隔離很好的R型變壓器製作電源供電係統，從源頭上減小噪聲的引入。

五、設計總結

經過幾天的努力，我們終於全部實現了題目給出的全部要求，同時由於時間很緊張，係統還不是很完善，比如說幅頻特性測試儀的圖形的顯示不是很人性化，雖然懂得橢圓濾波器是幾種濾波器的疊加結果但是沒有充足的時間推演和製作，但是深化理解電子設計知識和團隊合作是比賽最大的收獲。

是否可以解決您的問題？