程控滤波器设计报告Word格式文档下载.docx

1、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-10dB30dB的可控增益放大器AD603级联 的方式实现-20dB60dB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

2、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

3、、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 AD DA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O

4、P37 a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VCCR1AAAr5ion5VTL431ACDkR2U7g1,5kfl * VTMP VPOSrCOM OUr$F03 rDBKT&IJEG VirEr；|Lr3AD603ARikn广 1AD603放大部分电路图5V UCIS0.1 mFVEE%IPI 沖孔Ph -41 It r寿aritiCl LI AU 047”D；L思認 丘 * 甲训卍町f纭尹MX丰r_ JiLK.i.rC17-Ih-0.1 pFfcztfllCblFcr TP”已4放大部分总体电路图丄

5、UK：.対Cl曲CLiHH（LlCJ.-9；：jVu1-ILkPlOC3 Q 匚22 曲恣;噺o n raO 凰 02 L3J：U235r-On Ot 0 C7 C刍 聚枭3% RzdORa 聲阖0U斗np 宙fr小PJr 丄 uj 02 W3口6 R7 牖 口 9P5 4 * M * * P? * A P8 g o rZ3 = 2 |SVjP6fslC26Z2 RP2gp丁放大部分总体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

6、b所示。CLiC低通滤波器注意 CLKtA25K2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 0dB60dB 变化范围在100Hz40kHz的输出电压峰峰值。0.10.20.41102030400dB10dB20dB30dB40dB50dB60dB（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

7、输入端，用单片机控制滤波器的截止频率在 1kHz20kHz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/KHz23456789FC实测值相对误差2fc处最大增益/dB111213141516171819（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 1kHz20kHz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

8、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1234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，5MATLA

9、B通信仿真及应用实力详解， 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7Electro nic Circuit An alysis and Desig nDon aid A.Neamen, Publishing House of Electronics IndustryJI写亠 县壬一一年一壬I: ? - rf; UFFJi古+1. CLKinMK 订3ILJ曰怙匚 F：fK3工壬_; iS 出-m二-三- 3“*亠注息J CllJia/ J*-. 怡H.持盲曲昙二勺忆实物图二、源程序放大控制部分#ifndef _DAC_H#define _DAC_H#in

10、clude sys.hvoid Dac1_Init（void）;/ 回环模式初始化void Dac1_Set_Vol（u16 vol）;#endifdac.hstm32f10x_dac.h/DAC通道1输出初始化void Dac1_lnit（void） GPIO _lnitT yp eDef GP IO_lnitStructure; DAC_lnitT yp eDef DAC_InitTy pe;RCC_A PB2Penp hClockCmd（RCC_A PB2Penph_GPI OA, ENABLE ）; /RCC_A PB1Penp hClockCmd（RCC_A PB1Penp h_DAC, ENABLE ）;DAC_InitType.DAC_Trigger=DAC_Trigger_None; / 不使用触发功能 TEN1=0DAC_InitT yp e.DAC_WaveGeneration=DAC_WaveGeneration_None;/ 不使用波形发生DAC_InitTy pe.DAC_LFSRUnmask_TnangleA mp litude=DAC_LFSRUnmask_Bit0;/ 屏蔽、幅值设置 DAC_InitT yp