程控滤波器的设计
程控滤波器设计报告
综合课程设计报告—程控滤波器指导老师：林旭班级：信通4班姓名：朱明贵学号：111100443同组：刘奕兰学号：1111004231、设计题目程控滤波器2、设计简介（1）、任务设计并制作程控滤波器，其组成如图所示。
放大器增益可设置；低通或高通滤波器通带、截止频率等参数可设置。
图1程控滤波器组成框图（2）、要求1）. 基本要求①放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，增益10dB步进可调，通频带为100Hz～40kHz，放大器输出电压无明显失真。
②滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在2kHz～10kHz范围内可调，调节的频率步进为2kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1kΩ。
③滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在2kHz～10kHz范围内可调，调节的频率步进为2kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1kΩ。
④电压增益与截止频率的误差均不大于10%。
⑤有设置参数显示功能。
2. 发挥部分放大器电压增益为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方案一：采用基于FPGA的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。
程控滤波器设计
目录0 引言 (2)1 方案的比较与选择 (1)1.1.1 方案比较 (3)1.1.2 系统总体设计方案与框图 (3)2 总体设计 (3)2.1.1 放大器模块 (3)2.1.1滤波器模块 (3)2.1.1人机交换模块 (3)3 程序设计 (8)4 实验调试与仿真 (7)5 结论 (8)6 心得体会 (9)7 致谢 (9)8参考文献 (9)程控滤波器摘要：程控滤波器在现代电子设计中有非常重要的作用.本设计可分为三个模块:放大器模块、滤波器模块、人机交换模块。
放大器模块采用AD605可控增益放大器芯片实现信号放大，因为电路难免产生干扰和噪声，我选用可控增益放大器来进行电压跟随，实现信号平稳。
滤波器模块若采用模拟方式实现，有控制不方便、容易受环境因素影响等缺点。
在当代数字信号处理技术飞速发展的情况下，针对这些不足，本文运用以FIR 滤波器为核心的设计方法，利用MATLAB与DSP Builder进行了理论的计算和FIR滤波器系数的设计以及结果的仿真，然后以DSP芯片为核心设计了整个滤波器的硬件平台。
人机交换模块通过硬件描述语言VHDL编程控制，更为简便。
经测试整个系统界面友好，操作方便，运行较稳定。
关键词：AD603可控增益放大器MATLAB DSP Builder FIR滤波Abstrac t: in modern electronic design program-controlled filter has important role. This design can be divided into three modules: amplifier module, filter modules and man-computer exchange module. Amplifier module USES AD605 controllable gain amplifier amplification, because chip realization circuit generation of hard to avoid interference and noise, I choose controllable gain amplifier to follow, realize the voltage signal smoothly. Filter modules if using simulated way realization, have not convenient, easy to control by environmental factor influence shortcomings. In contemporary digital signal processing technology rapid development situation, aiming at these shortages, this paper using FIR filters for core design method, using MATLAB and DSP Builder theoretical calculation and FIR filter coefficient of design and the result of the simulation, and then with DSP as the core design the whole filter hardware platform. Man-computer exchange module by VHDL programmable control, more simple. By testing the whole system friendly interface, easy to operate, the operation is stable.Keywords: AD603 controllable gain amplifier MATLAB DSP Builder FIR filters0 引言滤波器就是选频电路，可允许一部分频率的信号通过，而抑制另一部分频率的信号，它在数据采集、信号处理和通信系统等领域具有重要作用。
程控滤波器
程控滤波器设计报告0.摘要：本系统由可控增益放大器、程控滤波器、信号发生部分、控制部分等组成。
可控增益放大部分以DAC7541为核心，实现了输出增益的动态调整。
滤波器部分采用四通道通用滤波器LTC1068实现了低通滤波、高通滤波截止频率和Q值可调。
频率特性测试仪用DDS做信号源。
以STM32单片机作为控制核心，以OCMJ4X8C液晶作为显示部分，实现了增益和截止频率的预置，并实现功能测试和显示。
系统性能达到了设计要求，安全可靠，用户界面良好。
关键字：程控滤波器 DAC7541 LTC1068 STM32 OCMJ4X8C液晶一．方案论证与比较根据题目要求，本系统设计主要包括：可控增益放大器、程控滤波器、幅频特性测试仪等部分构成。
1.1 可控增益放大器设计方案一：采用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA202、PGA03构成，此方案控制简单，但是PGA202、PGA203不能实现0dB到60dB的步进，需要一级调整增益电路，实现困难。
方案二：采用双运放LF353，带宽增益可以达到4MHZ，两级级联可以使电路增益达到60dB，采用继电器改变增益电阻阻值，实现10dB步进可调，基本要求可以实现。
但是由于电阻阻值误差，精度可能达不到设计要求。
方案三：基于程控放大的基本原理，利用权电阻式DA电阻网络，通过改变DAC7541权电阻网络的值对电阻进行控制实现程控衰减。
而在进入DA之前采用TI公司的INA128和OPA606对信号进行两级放大，将电压幅值放大1000倍。
通过改变DA控制字，可以达到程控放大的目的。
由于INA128很适合对小信号的放大，而OPA606具有较宽的频带宽度，所以能较好的实现对信号的放大。
同时DAC7541是十二位的DA转换芯片，其内部的电阻精度可以实现更小的程控步进（5dB）。
综上所述，本设计采用方案三。
1.2 程控滤波器的设计方案一：采用集成的开关电容滤波器如MAX262，开关电容滤波器可直接处理模拟信号，简化电路设计，容易实现功能。
程控滤波器的设计 - 电子芯片应用技术
程控滤波器的设计 - 电子芯片应用技术1 引言滤波器就是选频电路，可答应一部分频率的信号通过，而抑制另一部分频率的信号，它在数据采集、信号处理和通讯系统等领域具有重要作用。
这里提出一种基于开关电容有源滤波器的程控滤波器，可自由选择低通、高通和带通模式，也可步进调节滤波器通带截止频率和放大器增益。
该程控滤波器设计本钱低、实现简单，可广泛应用于数字信号处理、通讯、自动控制等领域。
2 系统设计方案该系统设计由可控增益放大器、程控滤波器、椭圆滤波器和幅频特性测试仪4部分组成。
图1为其系统总体设计框图。
图1中，可控增益放大器部分是以AD603作为核心器件，实现0～60 dB之间的增益调节。
AD603为低噪声精密可变增益放大器，温度稳定性高，其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯形网络输进真个信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量由加在增益控制接口的参考电压决定；其增益与控制电压呈线性关系，通过单片机控制，而由D／A转换器产生精确的参考电压来控制增益，从而实现较精确的数控，同时可降低干扰和噪声。
程控滤波器部分采用开关电容滤波器实现。
开关电容滤波器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的集成滤波器，其开关电容组在时钟频率的驱动下，可等效成1只与时钟频率有关的等效电阻R=1／2πCfc。
其中C 为开关电容组的电容,fc为滤波器时钟频率。
当用外部时钟改变fc时，等效电阻R改变，从而可改变滤波器的时间常数，也改变滤波特性。
开关电容滤波器可直接处理模拟信号，而不必像数字滤波器需要A／D、D／A转换，这样简化电路设计，进步系统的可靠性。
该系统采用集成的开关电容滤波器MAX297实现低通滤波，采用MAX263实现高通滤波。
利用电感和电容可搭建各种类型的滤波器该系统利用无源LC滤波器技术，参照滤波器设计手册相关参数，比较轻易地实现较理想的四阶椭圆低通滤波器，采用有源RC滤波器实现带通滤波器。
程控滤波器的设计报告
程控滤波器的设计报告 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.程控滤波器设计报告（初步）摘要：本系统设计由可控增益放大器、程控滤波器、椭圆滤波器和幅频特性测试仪4部分组成。
可控增益放大器部分是以AD603作为核心器件，实现0～60 dB之间的增益调节；程控滤波器部分通过MAX261不同工作方式的设置，实现不同的滤波要求。
整个系统的控制和操作采用单片机8051F020来完成。
测试结果可用LCD显示。
性能指标达到设计要求，工作可靠，用户界面友好.关键词：AD603，程控滤波器，8051F020，幅频特性目录第一章总体方案设计 1-1第二章方案论证 2-4第三章各单元模块设计第一节放大器模块 5-5第二节滤波器模块 6-6第三节幅频特性测试模块 7-7 第四章测试结果（略）第五章设计总结 8-8第六章附录（略）第一章总体方案设计引言：本设计是基于开关电容有源滤波器的程控滤波器，可自由选择低通、高通和带通模式，也可步进调节滤波器通带截止频率和放大器增益，其创新点在于设计实现了四阶低通椭圆滤波器功能以及幅频特性的测试与显示功能。
该程控滤波器设计成本低、实现简单，可广泛应用于数字信号处理、通信、自动控制等领域，具有较强的实际应用性，走在国内外相关领域的前沿。
系统软件设计主要有3部分：(1)设置放大器的增益，控制高低通等滤波器的切换并设定其截止频率；(2)幅频特性测试．产生DDS信号的频率控制字，控制频率步进，测量并显示信号通过滤波器后的幅值信息；(3)人机交互功能。
系统软件设计采用模块化思想，模块内部采用层次化设计，总体流程如图1-1所示。
图1-1第二章方案论证程控放大器方案题目要求放大器输入信号振幅10mV，即峰峰值为20mV，电压增益为40dB，增益步进为10dB，通频带为100hz-40khz。
方案一：使用低噪声运放OP37按要求做6路不同幅度的放大，然后再用继电器或模拟开关做通道切换。
程控滤波器设计
程控滤波器设计一：设计要求：设计一款有源滤波器,要求截止频率可调。
二：设计思路系统总体设计包括数字和模拟两大部分。
其中模拟部分主要采用巴特沃斯滤波器，截止频率2f s，因此R1,R2及C1,C2的变化可以相应改变系统的截止频率，本设计主要通过改变R1,R2的值达到控制目的。
数字部分CD4052是转换开关，可以对输入量进行选择输出，因而可将四组固定电阻接到CD4052的输入端，通过单片机8051控制A,B 口实现对四组电阻的选择。
三、总电路图的设计1、新建一个项目工程文件并命名为Filter.PrjPCB 。
1）由于库里没有8051和LCD1602等元器件，可以从网上下载库文件，放到文件库文件夹，也可以根据资料先画出它们的引脚图和封装。
在Filter.PrjPCB 中新建一个元器件库文件并命名为lvbo.SchLib 。
做完后效果如图：同样在Filter.PrjPCB 中新建一个元器件封装文件并命名为lvbo.PcbLib 。
点击它，在该面板编辑器上，选择Tools/New Component,启动元器件封装向导，按要求完成8051的封装设计，该封装命名为MyDIP40，描述为8051.同理完成LCD1602的引脚图设计，并保存在lvbo.SchLib 。
结果如上图所示。
2）在回到8051的引脚编辑器中，点击左下角的SCH Library ，编辑8051，add Footprint ，选择lvbo.PcbLib ，即完成了简单的增添封装。
而对LCD1602增添封装时。
设置library path ，然后添加Browse/find 1602即可。
3)按照要求画出总的原理图：在该项目工程文件下新建一个原理图文件并命名为lvbo1.SchDoc。
对原理图中一些器件连接的说明：1此原理图使用了较多的网络标签；2放大器选用LM324；双路双刀四掷开关选用CD4052BC,EN为使能端，A、B 通过单片机P1.3和P1.4脚的输出可以选择四组不同的电路；3 单片机部分：左半部分主要为晶振和复位电路，P0口连接CLD1602输出，开关控制P1口，闭合S1时，P1口的状态为0111xxxx，闭合S2时，P1口的状态为1011xxxx，闭合S3时，P1口的状态为1101xxxx，闭合S4时，P1口的状态为1110xxxx，从而四种状态控制P1.3和P1.4的输出。
2015电赛选拔 E题 程控滤波器设计
2015安徽大学电子设计竞赛选拔题
E题程控滤波器
一、任务
设计并制作一个如图1所示的程控滤波器。
图1 滤波器示意图
二、要求
1．基本要求
（1）可变增益放大器输入信号为峰峰值为20mVpp，可程控调节放大器增益，在0~20dB之间，程控步进为4dB，通频带为100Hz~40kHz，信号经过放大器后，在测试点波形无明显失真，电压增益误差不大于10%；
（2）滤波器设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz~20kHz可调，调节步进为1kHz，负载电阻RL=1kΩ，截止频率误差不大于15%；
（3）在2fc处输出抑制不小于18dB，通频带内起伏优于0.5dB，负载电阻RL=1kΩ；
（4）具有参数设置和显示的功能。
2．发挥部分
（1）可变增益放大器的输入信号峰峰值降为10mVpp，放大器的增益范围改在0~40dB，通频带为100Hz~200kHz，其他要求同基本要求（1）；
（2）在2fc处输出抑制不小于30dB；
（3）截止频率误差提高到10%，通频带内起伏优于0.2dB；
（4）制作一个简易幅频特性测试仪，其扫频范围为100Hz~200kHz，步进频率10kHZ.
（5）其他。
三、说明
不得使用成品集成程控滤波器芯片，如MAX262等。
四、评分标准。
程控滤波器[006]
![程控滤波器[006]](https://img.taocdn.com/s3/m/4b390828a8114431b90dd86d.png)
程控滤波器设计组员：彭志胜李春兰李泉新摘要：本系统有两个模块组成：程控放大器，程控滤波器。
由MAX262为核心的程控滤波器可设置为低通，高通滤波器，-3dB 截至频率在1KHz～20KHz 范围内可调，调节的频率步进为1KHz。
系统以AT89S52 为控制核心，经测试验证，系统运行稳定，操作方便。
关键词：程控放大器，程控滤波器1 系统方案1.1 设计需求(1）设计程控低通滤波器，截止频率等参数可设置。
（2）滤波器-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1k。
（3）电压增益与截止频率的误差均不大于10%。
1.2 整体方案基本部分使用集成开关电容滤波芯片MAX262 完成四阶低通、高通滤波器设计。
程控放大器电路由小信号放大电路与DA 衰减电路构成，可实现小信号放大增益60dB，增益10dB 步进可调。
由于单片AT89S52 I/O 口有限，系统采用多机控制，3 I/O 口4×4 键盘输入，中文液晶显示，友好人机交互界面，系统控制简单，工作稳定。
1.3 系统框图单片机主机为系统控制核心控制键盘输入放大倍数与截至频率，并由液晶显示出来。
从机1 控制程控放大电路的放大倍数，从机2 设置时钟源频率，为滤波电路提供稳定的工作时钟，以设置滤波器的截止频率，框图如下：图1 系统框图2 理论分析与计算2.1 程控放大电路程控放大有小信号放大与DA 衰减两部分组成。
由于DA 衰减电路对输入信号的衰减倍数由DA 的位数D 决定，即可实现输出Vo 为输入Vi 的D/ 2D衰减，最大增益60dB，因此选择10 位DA 可实现对输入信号的0～1023 倍步进可调。
结合10 位的DA 对信号的衰减，小信号放大电路设置为固定1000 放大。
2.2 程控滤波器设计程控滤波器以MAX262 为核心，MAX262 集是双二阶开关电容有源滤波器。
程控滤波器.(DOC)
程控滤波器一、任务设计并制作程控滤波器，其组成如图1所示。
放大器增益可设置；低通或高通滤波器通带、截止频率等参数可设置。
图1程控滤波器组成框图二、要求1. 基本要求（1）放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，增益10dB步进可调，通频带为100Hz～40kHz，放大器输出电压无明显失真。
（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率f c在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，2f c处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, R L=1kΩ。
（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率f c在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，0.5f c处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, R L=1kΩ。
（4）电压增益与截止频率的误差均不大于10%。
（5）有设置参数显示功能。
2. 发挥部分（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%。
（2）制作一个四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏≤1dB，-3dB通带为50kHz，要求放大器与低通滤波器在200kHz处的总电压增益小于5dB，-3dB通带误差不大于5%。
（3）制作一个简易幅频特性测试仪，其扫频输出信号的频率变化范围是100Hz～200kHz，频率步进10kHz。
（4）其他。
摘要：本系统以MP430G2553单片机为控制核心，实现程控滤波的功能。
前端放大器由运放和数字电位器构成，实现了增益0—40dB，步进10dB 可调。
滤波器采用程控数字电位器的技术，构成RC有源滤波网络，实现了程控高通、低通滤波截止频率1KHz—20KHz，步进1KHz可调。
设人机接口采用4×1键盘及LCD液晶显示器，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互性能。
关键词：程控滤波MSP430G2553 数字电位器本系统以MSP430G2553单片机为控制核心，利用开关电容技术实现程控滤波的功能。
课程设计_程控滤波器
目Array录电子综合课程设计报告书........................................目录........................................程控滤波器的设计........................................一设计要求 ....................................1.1 设计任务 ....................................1.2 设计要求 ....................................1.3 设计的相关分析 ....................................二总体设计方案 ........................................2.1 设计思路 ....................................2.2 方案比较与选择 ....................................2.3 系统总体设计方案及实现方框图............................................三理论分析与计算 (7)3.1 可变增益放大器控制信号的理论计算 (7)3.2 开关电容滤波器相关理论分析与计算 (8)3.3 椭圆低通滤波器理论分析与设计 (9)四主要功能电路的设计 (10)4.1 放大器电路 (10)4.2 四阶椭圆低通滤波电路 (10)4.3 滤波器电路 (10)4.4 双路D/A转换电路 (10)4.5 有效值测量的电路设计 (10)4.6 外围D/A转换电路 (10)五系统软件的设计 (11)5.1 软件总体介绍 (11)5.2 程序流程图 (11)六测试数据与分析 (11)6.1 测试原理与方法 (11)6.2 测试数据结果 (12)七仿真 (13)八设计总结 (13)参考文献 (13)附录 (13)程控滤波器的设计一设计要求1.1 设计任务设计并制作程控滤波器，其组成如图1.1所示。
程控滤波器设计与总结报告
程控滤波器设计与总结报告程控滤波器设计与总结报告摘要本设计采用以AT89C52单片机为核心的单片机系统、DDS芯片、基本放大电路以及开关电容滤波器实现了信号源频率、放大倍数、滤波器频率均可按一定步进调整的功能，键入放大倍数和滤波器频率都可直接数码显示的功能。
该系统由三个模块电路构成∶程控放大器电路、程控滤波器电路和信号源电路。
以低噪声、精密控制的可变增益放大器AD603为核心设计程控增益放大器，其最大增益误差为0．5 dB。
满足高精度要求，其增益(dB)与控制电压(V)成线性关系，因此可使用单片机控制D／A输出电压改变放大器增益，同时减少噪声和干扰；通过8254产生可变方波信号并送入MAX262,同时改变其控制字以及地址，决定滤波器的截止频率fc；改变DDS芯片AD9850的控制字产生不同频率的方波。
关键词：程控滤波器,单片机,DDS技术,放大器系统总体框图框图1系统总体框图该设计以51单片机为核心实现了信号源输入频率、放大倍数、中心频率均可按一定步进调整的功能，键入输出放大倍数和滤波器中心频率都可直接数码显的功能。
系统原理框图如图1-1所示，总体电路图如图1-2所示。
图1-1 系统原理框图图1-2 总体电路图2 2 核心电路原理图核心电路原理图核心电路原理图2.1 2.1 信号源部分信号源部分信号源部分AD9850采用CMOS 工艺，其功耗在3.3V 供电时仅为155mw,扩展工业级温度范围为-40～80o C，采用28脚SSOP 表面封装形式。
AD9850内含可编程DDS 系统和高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成。
其中，各标号线均接到单片机，由单片机来控制AD9850, 改变其控制字从而产生不同频率的正弦波，作 为整体电路的信号源，电路如图2-1所示。
图2-1 信号源电路原理2.2 2.2 程控放大部分程控放大部分程控放大部分该系统设计采用两片AD603顺序连接，两极间以电容耦合。
由于一片AD603在已定制的模式下增益为一10 dB～30 dB，带宽为90 MHz，故级联方式可使增益达到-20dB～60dB，控制电压为0 V～2 V。
滤波器设计技术、通用滤波器及程控滤波器芯片的发展现状及应用设计方法
滤波器设计技术的发展现状及应用设计方法：滤波器设计技术在信号处理领域中扮演着至关重要的角色，随着科技的进步，其设计理念、材料和实现方式都有了显著的改进和发展。
现代滤波器设计主要体现在以下几个方面：1. 数字滤波器设计：- 数字滤波器的设计已经非常成熟且广泛应用，包括但不限于FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器。
通过使用各种设计算法如窗函数法、频率采样法、巴特沃兹公式、切比雪夫准则等设计出满足特定幅频特性要求的滤波器。
2. 模拟滤波器设计：- 模拟滤波器依然在射频通信、电源管理和音频处理等领域有着不可替代的地位，包括LC滤波器、RC 滤波器、有源滤波器等。
现代模拟滤波器设计采用先进的CAD工具进行电路仿真与优化，例如S参数分析、非线性设计以及噪声考虑等。
3. 程控滤波器芯片：- 程控滤波器芯片允许用户通过软件或硬件接口动态改变滤波器的各项参数，比如截止频率、Q值、类型（低通、高通、带通、带阻等）。
这类芯片通常集成微控制器接口，支持SPI、I²C等通信协议，如MAX261、AD8307等，它们使得系统设计更加灵活，适应多种应用场景。
4. 可编程滤波器架构：- FPGA（现场可编程门阵列）和SoC（系统级芯片）上的可编程滤波器模块利用数字信号处理技术，可以根据需求快速重新配置成不同类型的滤波器，以满足实时调整的需求。
5. 自适应滤波器：- 自适应滤波器是一种能够根据输入信号变化而自动调整其参数的滤波器，广泛应用于噪声抑制、系统辨识等领域。
6. 多模态滤波器：- 针对不同的应用需求，设计出了能够在多个工作模式下切换的滤波器，比如在无线通信系统中的多标准兼容滤波器。
在具体的应用设计方法上，工程师需要结合实际需求选择适当的滤波器结构、设计方法，并通过实验验证和调试来达到最佳性能。
在数字滤波器设计中，Matlab、Python等高级语言环境下的滤波器设计库和工具链简化了设计流程；而在模拟滤波器设计中，则更多地依赖于电路模拟软件，如SPICE等进行仿真优化。
程控滤波器设计
程控滤波器设计摘要：本系统以以单片机89C52和FPGA为控制核心，设计了基于开关电容滤波器的程控滤波器。
该系统具有高通、低通功能，-3dB截至频率在1kHz~40kHz步进可调。
前级采用可控增益放大器实现了对通带10Hz~6MHz的信号进行0dB~60dB的精确放大，系统采用无源LC网络实现了四阶椭圆低通滤波器，利用高速DA和有效值检波电路实现了幅频特性测试仪。
系统以键盘和LCD实现人机交互，界面友好，操作简单。
关键词：程控放大；开关电容滤波器；幅频特性测试1 方案论证1.1滤波器方案选择方案一：采用数字滤波器。
利用MATLAB的数字滤波器设计软件设计FIR或者IIR滤波器，然后在FPGA中用Verilog语言来实现。
数字滤波器具有精度高，截止特性好等优点。
但是FIR滤波器会占用太多FPGA资源，IIR滤波器设计时工作量大且稳定性不高，且要使截止频率可调，必须使用不同的参数，设计起来软件量比较大。
方案二：采用开关电容滤波器。
开关电容滤波器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的一种大规模集成电路滤波器。
其开关电容组在时钟频率的驱动下，可以等效成一个和时钟频率有关的等效电阻。
式中C为开关电容组的电容，为该滤波的时钟频率。
当用外部时钟改变时，等效电阻R 改变，从而改变了滤波器的时间常数，也就改变了该低通滤波器的通频带。
此方案操作简单，控制十分精确。
论证：方案一需要占用很多的FPGA资源且不稳定。
方案二使用集成芯片（如LTC1068），可以很大程度上节约设计时间，并且控制简单，步进任意可调且精确，因此我们选择方案三来做程控滤波部分。
1.2程控放大器程控放大我们使用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器实现。
用电压控制增益，便于单片机控制，同时可以减少噪声和干扰。
AD603能提供90MHz的工作带宽，两级级连后即可得到-20dB~60dB的增益。
这种方法的优点是电路集成度高，条理清晰，步进连续可调，增益控制可以做到很精确。
程控滤波器
程控滤波器2、方案比较：（1）放大器模块：方案一：利用可变增益放大器实现。
选用可变增益放大器芯片（如AD603），通过给出不同的控制信号改变其放大倍数，从而实现放大器的增益调节。
采用AD603实现放大时,容易出现自激，并且对控制信号的稳定度要求很高，故不采用此方案。
方案二：采用D/A衰减器实现。
利用可编程放大器思想，现将输入的信号放大1000倍，再将其作为D/A的基准电压，这时D/A作为一个程控衰减器。
但是由于控制的数字量与所需的增益（dB）不成线性关系而是指数关系，造成增益调节不均匀，精度下降。
方案三：采用OP07低噪声放大器，以提高程控放大器抗干扰能力，采用跟随器的接线方法，提高带载能力和减少信号源对程控放大器的影响，通过改变反馈电阻的阻值，可实现增益可控制的放大器。
综上所述：本设计采用方案三，不但具有低噪声的功能而且操作十分方便，能够满足题目中要求。
（2）滤波器模块：方案一：采用实时DSP或FPGA数字滤波技术。
数字信号处理灵活性大，可以在不增加硬件成本的基础上对信号进行有效滤波，但不适合高增益弱信号检测。
要进行高效率的滤波，需要 A/D、D/A具有较高的转换速率，处理器具有较高的运算速度。
方案二：采用双积分回路滤波器。
用DA等效成可变电阻，通过控制DA实现对滤波器Q值、截止频率的设置。
在实现低通和高通程控的同时，可以实现带通的控制。
电路设计麻烦，不宜采用。
方案三：采用有源滤波器。
利用运算放大器和电阻、电容等分立元件构造成低通和高通滤波器，然后通过继电器或模拟开关来切换不同的电阻值和电容值，改变滤波器的截止频率。
综上所述：本设计采用方案三，该方案简单易行，电路简单，且精度高，经费较低，能够满足系统要求。
（3）四阶椭圆低通滤波器模块：系统要求制作一个四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏≤1dB，-3dB 通带为50kHz，我们采用无源LC椭圆低通滤波器来实现。
利用电感和电容可以搭建各种类型的滤波器。
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毕业论文程控滤波器的设计程控滤波器的设计摘要本系统实现程控滤波，放大器增益可设置；低通或高通滤波器通带、截止频率等参数可设置。
硬件以单片机AT89S51为核心控制，主要由OP07放大器、程控滤波器MAX262等部分组成。
放大器采用OP07，实现60dB固定增益放大，步进10dB由单片机控制7279A实现，其误差不大于5%。
低通、高通滤波器由单片机控制可编程滤波器芯片MAX262实现，在2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB。
本系统设计简单，能很好地实现滤波器的程控，使用方便，具有较高的性价比、实用性和使用价值。
关键词：AT89S51；OP07；MAX262AbstractThis system realizes program-controlled filtering, amplifier can install; Low pass or high-pass filter bandpass, cutoff frequency characteristics can be set up. Hardware AT89S51 MCU control, mainly for the core OP07 am-plifier, program-controlled filter by MAX262 components. By OP07, realize 60dB amplifier fixed-plus amplifier, stepping 10dB 7279A realization by single-chip microcomputer control, the error is not more than 5%. Low pass, high-pass filter by single-chip microcomputer control programmable filter MAX262 realize, in 2fc chip in the total voltage amplifier and filter 30dB gain no greater than. This system is simple in design, can well realize filter SPC, use convenient, with high performance-to-price ratio, practicability and use value.Keywords：AT89S51 ，OP07，MAX262目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1绪论 (2)1.1滤波器的发展阶段 (2)1.2课题研究的背景 (2)1.3设计的内容与结构 (3)2 方案设计与选择 (4)2.1设计要求 (4)2.2方案选择 (4)2.2.1 放大器的选择 (4)2.2.2滤波器的选择 (5)2.2.3单片机的选择 (5)2.2.4输入模块选择 (6)2.3 MAX262工作原理 (6)2.3.1 MAX262的结构 (6)2.3.2 MAX262的特性及编程参数 (7)2.3.3 MAX262的工作原理 (9)2.4滤波器的原理与及其结构 (10)2.4.1滤波器的概念 (10)2.4.2滤波器的结构及分类 (11)2.4.3滤波器的应用场合 (13)3 系统硬件电路设计 (14)3.1 MAX262程控滤波器的设计 (14)3.2 AT89S51单片机介绍 (15)3.3放大器的设计 (18)3.3.1 OP07简介 (19)3.4显示部分设计 (20)3.5 MAX262滤波器部分的设计 (21)3.5.1 74LS373芯片简介 (21)4 系统软件设计 (23)4.1 主程序流程图 (23)4.2 编程参数的确定 (23)4.3 程序流程分析 (24)5设计验证及测试方法 (25)5.1 程序可行性验证 (25)5.2各单元测试方法 (25)总结 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附件1 程控滤波器原理图 (30)附件2 程序清单 (32)前言滤波器是数据采集、信号处理和通信系统等领域必不可少的重要环节，如A\D转换前的“限带抗混叠滤波”和D\A转换后的“平滑滤波”。
在信号频率动态范围较宽的场合，设计固定截止频率的滤波技术已经很成熟，但在许多工程领域，信号频率的动态范围很宽，其信号频率在几赫兹到几千赫兹之间。
因此，就有必要采用多种截止频率的滤波器，采用程控滤波法对频率动态范围较宽的信号进行滤波。
在低频时码信号源中，实现多种频点滤波功能的方法通常有两种方法：第一种方法采用运算放大器、电阻、电容等分立原件组成有源滤波器来实现频率选择，该方法为了实现智能选择，必须采用模拟开关控制，同时电路使用的原件较多，故会导致参数调整相当困难；第二种是采用多级选频电路串联方式，但该方法由于器件参数离散型的影响，要求所有选频回路在中心频率上偏差很小，这将使改变多级中心频率的滤波器变得十分困难。
使用可编程滤波器芯片MAX262可以通过编程多种低频信号实现低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理，且滤波的特性参数（如中心频率、品质因数等），可通过编程进行设置，电路的外围器件也很少，同时用单片机对MAX262进行过程控制，还可以同时对两路输入信号进行二阶低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理。
这使得滤波器的中心频率可以在15Hz—50kHz范围内实现64级程控调节，其Q值可在0.5—64范围内实现128级程控调节。
1绪论1.1滤波器的发展阶段电容滤波器是由电路元件相互连接构成的一种选频网络。
从1915年Wagner和Campbell分别首次提出滤波器的概念以来，滤波器经历了无源分立RLC元件、集成线性元件/混合集成电路和单片全集成电路的发展历程，取得了长足的进步。
随着滤波器理论的发展，特别是1977年美国加州大学Berkeley分校的学者组成的研究小组集成了第一片单片MOS开关电容滤波器，开关电容滤波器成为了滤波器理论中十分活跃的分支，受到了电路理论工作者和集成电路设计者的广泛关注。
开关电容滤波器(SCF)电路其核心部分由模拟开关、电容器和运算放大器组成，其传输函数系统特性取决于电容容量比的准确性，易于用MOS工艺实现。
因此，70年代末，MOS工艺发展迅速，MOS器件在速度、集成度、相对精度控制和微功率等方面都有独特的优势，为开关电容滤波器电路的迅速发展提供了很好的条件。
国际上，70年代末至80年代中是SCF大发展时期，完成了从原理、结构探讨至工业化过程，并被广泛应用于通讯等领域。
国内在70年代有我国自主知识产权的电子产品。
目前，开关电容滤波器正向着集成度更高，功耗更低以及精度更好的方向发展，出现了很多的新方法来设计低电压、低功耗、低电容比和运放增益灵敏度的SC滤波器。
而随着开关电容滤波器设计技术的日加成熟，开关电容滤波器的应用也更加广泛.从无限通讯到视频应用，再到集成电路设计，开关电容滤波器都越来越多的发挥着重要的作用。
1.2课题研究的背景随着滤波系统在各类电子装置中的普遍使用，普通的滤波器在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。
低精度的滤波器在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对滤波器提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。
只有满足产品标准，才能够进入市场。
随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。
传统滤波器功能单一，调节精度不高，人机界面不友好，而且经常跳变，使用麻烦。
随着集成电路技术的发展，目前已有高阶专用的开关电容滤波器芯片，但其价格高，电路噪声也不尽如人意，此外还存在信号混叠问题。
程控滤波系统是目前滤波器的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。
1.3设计的内容与结构本文分为四个章节，各章节安排如下：第1章：绪论。
主要介绍了滤波器的发展状况，以及和课题研究的背景。
第2章：方案选择论证。
主要介绍了本论文的方案设计与选择，（包括放大器的选择、滤波器的选择、单片机的选择及输入模块的选择）MAX262的工作原理及其结构特性及滤波器的原理结构。
第3章：系统硬件电路设计。
主要介绍了总体设计框图 (包括程控滤波器的设计、显示电路设计、OP07芯片的简述、74LS373芯片的概述的的等 )。
并详细介绍了最终确定的各单元设计方案以及最终方案的设计原理。
第4章软件设计主要介绍了主程序流程框图、编程参数的确定、程序流程分析。
第5章设计验证，主要说明了程序可行性的验证及各单元测试方法。
2 方案设计与选择2.1设计要求（1）放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，增益10dB步进可调，通频带为100Hz～40kHz，放大器输出电压无明显失真。
（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1kΩ。
（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1kΩ。
（4）电压增益与截止频率的误差均不大于10%。
（5）有设置参数显示功能。
2.2方案选择2.2.1 放大器的选择方案一∶uA741通用高增益运算放大器,早些年最常用的运放之一。
但uA741通用放大器,性能不是很好。
早期运放，在音频运放的选择上，有较好的优势。
其中uA741是内部有相位补偿电路的先驱产品。
uA741在早期的音响中使用，它的AC特性和噪声特性较好，但是uA741的输入级为双极晶体管，所以偏流大功耗大。
方案二∶O P07是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器。
由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07 在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
因此本论文选择方案二。
2.2.2滤波器的选择为使产生的信号平滑、精确，采用滤波电路对波形进行后级处理。
方案一：采用最简单的无源RC低通滤波器。
其特点是无电压放大倍数，带负载能力差。
方案二：采用一阶有源滤波器。
由于引入了集成运放，滤波器的通带电压放大倍数和带负载能力得到了提高，但电路稍复杂。