程控滤波器设计报告Word格式文档下载.docx
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放大器电压增益为60dB,输入信号电压振幅为10mV增益10dB步进可调，电压增益误差不大于5%
3、方案论述
（1）放大器方案论证与比较
方案一：
采用模拟开关和通用放大器实现。
放大器采用反向比例放大的接法进行多级级联，通过用单片机
控制模拟开关切换不同的反馈电阻，从而达到放大倍数步进可调的要求。
此方案电路结构比较简单，但电路原件数目庞大，控制复杂。
方案二：
采用可控增益放大器实现。
用两块放大倍数为-10dB~30dB的可控增益放大器AD603级联的方式实现-20dB~60dB增益步进可调。
满足基本部分和发挥部分要求，电路简单，易于控制，故选此方案。
（2）滤波方案论证与比较
采用基于FPGA勺数字滤波器实现
采用“A/D转换->
FPGA/MCU处理->
D/A”转换的方法进行数字滤波处理。
数字滤波器具有灵活性好，精度高，截止特性好等优点。
但是运算量大，需要大量处理器资源编程复杂。
采用MAX262^编程滤波器实现
MAX262是可编程通用开关电容滤波集成电路，通过MCI编程
控制高通、低通、带通、带阻的工作模式及中心频率和品质因数。
此方法电路结构简单，但程序控制稍显复杂。
方案三：
采用LTC1068时钟控制滤波器实现
LTC1068时钟可控多功能滤波器，可以用Linear公司提供的FilterCAD软件进行电路设计，可以得到高通、低通、带通、带阻不同工作模式，可以设计滤波器为巴特沃斯、契比雪夫、椭圆和自定义滤波器模型。
由于设计电路方法简单，控制简单，故选此设计方案。
（3）MCU空制方案论证与比较
采用STC89C5係列单片机实现
51系列单片机开发环境成熟，且易于上手。
但是因为滤波信号要求精度比较高，51难以实现。
采用STM32系列单片机实现
STM32同样具有成熟的开发环境，虽然相对51系列难度有所增加，但是STM32具有高精度，内置高速ADDA转换，驱动TFT显示屏等功能。
故选择此方案。
4、系统设计
系统级模块组成框图
其中我主要是做设计，包括整体的系统构造思路、分模块的软硬件设计；
队友主要是辅助，包括查找资料，帮忙查找电路错误。
5、模块设计」
（1）放大器部分
OP37a和b
放大器部分主要由可变增益放大器AD603通用放大器OP07和宽带低失真放大器OPA642组成。
其电路原理图如图所示
VCC
R1
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5V
TL431ACD
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AD603放大部分电路图
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放大部分总体电路图
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放大部分总体PCB图
（2）滤波部分
1）低通滤波器
低通
低通滤波器采用两级滤波模块组成的四阶Butterworth
接法。
两级的品质因数分别为Q1=1.3066,Q2=0.5412,电路图如图a所示。
幅频特性曲线如图b所示。
CLiC
低通滤波器
注意’CLKtA25K—2図时钟信寺步逆2図
a低通滤波器电路图
b低通滤波器幅频特性
2）高通滤波器
高通滤波器采用两级滤波模块组成的四阶
Butterworth高通接法。
a高通滤波器电路图
b咼通滤波器幅频特性
6、系统测试
（1）放大部分测试
20mV勺正弦信
输入信号的频率
测试方法：
放大器部分采用输入信号峰峰值为号，测试放大器模块的增益点从0dB~60dB变化范围在100Hz~40kHz的输出电压峰峰值。
0.1
0.2
0.4
1
10
20
30
40
0dB
10dB
20dB
30dB
40dB
50dB
60dB
（2）低通滤波器测试
使用信号发生器产生峰峰值为2V的稳定的正弦波信号接到滤波器的输入端，用单片机控制滤波器的截止频率在1kHz~20kHz调节信号发生器的输出频率，使得滤波器输出信号电压为通带内的0.707倍，记录可得实际fc值和2fc处放大器和滤波器的总增益值。
并计算相对误差，测试结果如下图所示。
FC设定值
/KHz
2
3
4
5
6
7
8
9
FC实测值
相对误差
2fc处最大增
益/dB
11
12
13
14
15
16
17
18
19
（3）高通滤波器测试
使用信号发生器产生峰峰值为2V的稳定的正弦波信号接到滤波器的输入端，用单片机控制滤波器的截止频率在1kHz~20kHz调节信号发生器的输出频率，使得滤波器输出信号电压为通带内的0.707倍，记录可得实际fc值和0.5fc处放大器和滤波器的总增益值。
并计算相对误差，测试结果如下图所示。
6、测试结果及其分析
7、设计总结
参考文献
[1]
[2]
[3]
[4]
通过本题的具体设计，我们对程控滤波器的整体设计原理及所要用到各类芯片有了一个系统的认识和掌握，可谓受益匪浅。
当然在设计过程中，我们还发现一些问题和不足，比如在方案论证方面，对于多个可实现同一功能的方案我们犹豫不决。
通过查阅大量资料及团队探讨，我们最终选择了最易实现的方案。
高等教育出版社北京邮电大学出版社
张培仁等，清华大学出社复旦大学出版社
邓华等，人民邮电出版社
电子技术基础，康华光等，
数字信号处理，张立材等，
十六为单片微处理器原理及应用,电子系统设计，俞承芳等，
[5]MATLAB通信仿真及应用实力详解，
⑹凌阳单片机在大学生电子竞赛中的应用，凌阳科技大学计划，北京航空航天大学出版社
[7]ElectronicCircuitAnalysisandDesignDonaidA.Neam
en,PublishingHouseofElectronicsIndustry
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实物图
二、源程序
放大控制部分
#ifndef__DAC_H
#define__DAC_H
#include"
sys.h"
voidDac1_Init（void）;
//回环模式初始化
voidDac1_Set_Vol（u16vol）;
#endif
dac.h"
stm32f10x_dac.h"
//DAC通道1输出初始化
voidDac1_lnit（void）
{"
GPIO_lnitTypeDefGPIO_lnitStructure;
DAC_lnitTypeDefDAC_InitType;
RCC_APB2PenphClockCmd（RCC_APB2Penph_GPIOA,ENABLE）;
//
RCC_APB1PenphClockCmd（RCC_APB1Penph_DAC,ENABLE）;
DAC_InitType.DAC_Trigger=DAC_Trigger_None;
//不使用触发功能TEN1=0
DAC_InitType.DAC_WaveGeneration=DAC_WaveGeneration_None;
//不使用波形发生
DAC_InitType.DAC_LFSRUnmask_TnangleAmplitude=DAC_LFSRUnmask_Bit0;
//屏蔽、幅值设置DAC_InitTyp
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