一种程控滤波器的设计
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。
C8051F020单片机的程控滤波器设计
字滤波器两大类 。其 中模拟滤波器又可 分为有源 、 无源 、 异 类三个分类 ； 离散 滤波器又 可分为数字 、 取样模 拟 、 合三 混
２３３备课模块 ． ． 表 １数据库标准
Ｉ 标识符 ） Ｄ（
髓ｔ （ 题 ） ｉ 标 ｅ
Ｂ ｉｅａｐ ｅ ． ｘ文件 是一个类 似 Ｗｏｄ的在线编辑 器 ， Ｋ ｓ ｒ 编辑
课程 、 同教师提 出的建 议、 不 意见
使用资源的权 限信息
资 源 所 属 的类 别
３ 结 束语
系统采用 ＢＳ模 式开发 ， ， 系统 开发使用 Ａ ＰＮ Ｔ技术， Ｓ ．Ｅ 利用 Ｓ Ｌ Ｓｒｅ２ ０ Ｑ ｅ ｒ０ ３创建和管理数据库 ， ｖ 利用 Ｄ ｅｍ ａ— ｒａ Ｗｅｖ
益显示 出其 巨大 的应用价值 。尽 管滤波技术 的发展到现在
只 有 七 十 多年 的历 史 ，但 它 的发 生 与 发 展 已 经 历 了诸 多 变
种 发展趋势 ， 不断受到 电子 届的重视 。 本文将 以单片机为核 心， 结合程控滤波器 ＭＡ ２ ２介 绍一种方便实用 ， Ｘ６ 有较 高性
２１ 年 ８月 ＯＯ
电 脑 学 习
第４ 期
Ｃ ０ ０ ０单片机 的程控 滤 波器设计 ８５ ２ １ Ｆ
陈东 旭 ’ 陈 希婷 邬 杨波 ”
摘 要 ： 本文设计 了 一个：阶程控滤波器 。 放大器增益可设置 ： 、 低通 高通涟波器截止频率等参数可设置。 关 键 词 ： 程控涟波器 截止频事 单 片机 增益
【】盛促 飙．基于 ＷＥ ３ Ｂ的备课系统 的研 究与开发【 ．陕西： Ｄ】 西北 农业科 技大学， ０６ ２０．
Ｃｈ ｎ Ｄｏ ｒａ ｅ ｎｇ Ｃｈｅ ｔｎ ｎ Ｘｉ ｇ ｉ Ｗ ｕ Ｙａ ｂ ｎｇ ｏ
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。
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。
基于单片机控制的程控滤波器设计
基于单片机控制的程控滤波器设计
随着实验仪器技术的发展，滤波器作为限制信号截止频率和限制传输通道等功能的主
要组成部分也变得越来越重要。
尤其是在极紫外与红外通信系统中，它通常用来作为一个
主要的发射器以减少外部干扰和失真。
传统的滤波器主要采用隔离的组件进行设计，而且
需要繁琐的电路以确保一致的性能，而且也会带来一些体积较大的问题。
因此，程控滤波
器就成为许多人探索和研究的重点，凭借其简单易控性能，让未来的通信系统能够更智能、更高效地实现。
本文主要研究基于单片机控制的程控滤波器设计，它可以自动检测输入信号的频率，
并相应调节滤波器输出。
基于程序控制，程控滤波器可以可靠地实现手动滤波器的功能，
但更具备可扩展性、灵活性和频率调节能力。
滤波器采用模拟电路和单片机控制驱动，现
代电路元件类型越来越多，单片机都能采取程序控制，从而可以扩大模拟电路设计的功能。
基于单片机控制的程控滤波器设计可以将信号从输入端传输到输出端，在系统控制的
情况下，程控滤波器的输出结果是停止传输的，而且可以采用软件算法控制滤波材料的参数，以及保证传递功率的匹配，让滤波器的性能更加可靠。
而且，调节滤波器参数的时候
也不需要更换模块，因此可以大大简化模块的搭建和适配。
最重要的是，这种类型的滤波
器控制传输时长可以在单位时间范围内可靠地调节，使得系统的整体性能更加稳定。
综上所述，基于单片机控制的程控滤波器设计明显优于传统滤波器，它可以更高效地
实现信号处理，具有快速响应能力、实时调节能力以及丰富的定制功能等特点，将会让未
来滤波器设计更加实用、更加方便。
基于X9313设计程控滤波器
２ ２ 放 大 电路 的设计 ．
放大倍 数 为 １＂６ Ｂ、０ｄ ０－ ０ｄ １ Ｂ步 进 。 由 ２ １ － ０ｇ
ｌ ｕ 计算出设计中所要求的电压放大倍数分别 Ａ Ｉ
为 ３ １ ，Ｏ ３． ，０ ，１ ， ０ 。可将放 大 电路 ． ６１ ，１６ １０３ ６ １ ０ ０ 分 为三 阶 ， 电路 原 理 如 图 ４ 。输 人 信 号先 经过 电 压 跟随器 ， 经 三 阶放 大 电路 ， 一 阶 放 大 为 ３ 再 第 ． １ ６或 ｌ Ｏ倍 ， 二 阶放 大 为 １或 １ 第 Ｏ倍 ， 三 阶放 第
程控 功能 。本设 计 以 ＰＣ１Ｆ ３单 片机 为 ＭＣ Ｉ ６７ Ｕ，
图 ２ 系统 硬 件 框 图
１３ 设计 要求 ．
把有源滤波器与数字电位器 Ｘ ３３ ９１ 相结合 ， 从而 完成程控滤波器 的设计 。
（） １ 设计—个放大倍数可变 的电路 ， 要求输入正
弦信号 电压 振 幅为 １ Ｖ 电压增益 为 １ Ｂ ０ｍ ， ０ｄ ～
数 。每 一阶放 大倍数 转换 由继 电器来 切换 。当输 入信号 为 ４ Ｈｚ 放 大倍 数 为 １ ， ０ｋ 且 ０时 要求 运 放 的带 宽 增 益 积 为 ４Ｍ Ｈｚ所 以选 用 运 算 放 大 器 ， Ｌ ３３ Ｆ ５ 。图 中 Ｃ 起 隔直 作用 。 ９
大也为 １ １ 倍 ， ＭＣ 或 Ｏ 由 Ｕ控制继电器可组合出 如表 １ 所示各个 电压放大倍数 。第一级放大电路
增 益不 大 于 ３ Ｂ， —ｌｋ ｌ ０ｄ ＲＬ Ｅ。
２ 系统各模块 电路设计
图 １ 程控滤 波器组成框
２ １ 显 示 、 键与 单 片机 电路 ． 按
１２ 总体 设计 思 路 ．
图 ２为 系统硬 件 总体框 图 ， 主要 有 ＰＣ１Ｆ ３ Ｉ ６ ７ 单 片机 、 Ｅ 数 码 显 示 、 大 电路 、 波 电路 等 。 ＬＤ 放 滤
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。
一种程控滤波器的设计
一种程控滤波器的设计
测量系统从传感器拾取的信号中，往往包含有噪声和许多与被测量无关
的信号，并且原始的测量信号经传输、放大、变换、运算及各种其他的处理过程，也会混入各种不同形式的噪声，从而影响测量精度。
这些噪声一般随机性强，很难从时域中直接分离，但限于其产生的机理，其噪声功率是有限的，并按一定的规律分布于频域某一特定的频带中。
信号分离电路一般采用滤波器实现噪声的抑制，提取所需的测量信号。
但是系统中采用的滤波器的形式和截止频率往往是固定的，很难做到可调，这就给系统的设计带来一定的不便。
然而，开关电容滤波器的使用可以很好地解决这一问题，但是开关电容滤波器的价格较高，会提高系统的设计成本，因此，这里提出了一种基于状态变量滤波器的解决方案，本设计能够大大降低制作成本，具有很高的应用前景。
1 系统设计方案
设计了一个滤波形式和截止频率可以通过键盘设置的程控滤波器。
滤波器输入端采用同相放大电路进行阻抗匹配，使输入电阻达到兆欧数量级。
该系统主要由3 个部分组成：人机交互模块、双二阶环路滤波模块、可变电阻模块。
双二阶环滤波器电路的截止频率与Q 值由其中某些电阻、电容值决定，且两参数相互独立。
R-2R 梯形网络、电流输出型DAC 可等效为阻值仅受输入数据控制的电阻。
通过由单片机控制的DAC 作为等效电阻来控制滤波器的截
止频率和Q 值，可实现滤波器参数精确程控，且滤波器参数调节的精度随着DAC 位数的增加而增大。
该方案可由同一电路产生高通、低通、带通、带阻滤波器，节约了硬件资源，从而有效地降低设计成本。
图1 为该系统设计框图。
2 硬件电路设计。
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科技广场２００７．９２０４
２０５
，４０．８４≤ｒａｔｉｏ≤１３９．８０；
其中，ｒａｔｉｏ为比例因子，由外部引脚Ｆ０～Ｆ５的高低电平决定。
对于低通滤波器，中心频率Ｆ０和通带频率Ｆｃ
的关系为：
２硬件系统设计２．１系统框图
程控滤波器由两部分组成，前一级为放大器，将输入信
号前置放大； 后一级为滤波器，通带频率由程序设置。
系统框图如图二所示。
运放模块： 由数字电位器Ｘ９２２１与宽带运放ＮＥ５５３２组成，数字电位器接入到运放电路中，通过程序改变其阻值，从而改变运放增益。
滤波器模块： 用可编程滤波芯片ＭＡＸ２６６构成滤波电路，通过改变Ｆｐｃｌｋ／Ｆ０（比值ｒａｔｉｏ）或参考时钟Ｆｐｃｌｋ，从而改变其通带频率。
ＭＡＸ２６６为引脚可编程器件，ｒａｔｉｏ值由外围引脚Ｆ０～Ｆ５决定，不利于实时改变，所以通常改变参考时钟Ｆｐｃｌｋ以改变通带频率。
键盘模块： 键盘用来设置运放的增益和滤波器的带通频率。
显示模块： ＬＥＤ用于显示运放的增益、滤波器的带通频率和滤波器输出幅值。
图二
程控滤波器系统框图
２．２控制模块
滤波器采用了菲利浦公司的ＬＰＣ２１３８芯片，该芯片具有丰富的Ｉ／Ｏ资源和存储器资源，集成的许多功能模块将极大的简化外围电路设计，加快开发速度［２］。
ＬＰＣ２１３８在滤波器中的主要功能是： 管理键盘的输入与显示，控制运放的放大增益，控制滤波器的通带频率以及提供外部时钟。
２．３放大器模块
为了获得宽通带和较大的放大器增益，高频运放ＮＥ５５３２［３］
采用两组同相比例放大电路级联而成，如图三所示。
数字
电位器Ｘ９２２１Ａ分别加到两级放大电路中，通过程序调节其阻值，从而调节放大器增益。
Ｘ９２２１Ａ内含两个数控电位器，其阻值变化关系： ＲＸ＝９－０．１４４Ｋ，Ｋ为滑动端位置控制字。
程序通过改变Ｋ值来改变电位器阻值。
图三程控低通滤波器
，
其中，Ｋ１＝Ｋ２＝０，１，２，…，６３； Ｒ４＝Ｒ５＝０．２Ｋ； 电压放大增益为： Ａ＝Ａ１×Ａ２×Ａ３。
３
软件系统设计
程序由主程序、ＬＥＤ显示模块、Ｉ２Ｃ、ＰＷＭ等模块组成。
主程序完成系统初始化； 通过键盘来选择功能模块、设置参数，并在ＬＥＤ上显示参数值； Ｉ２Ｃ模块负责向Ｘ９２２１送控制字，进行阻值调整； ＰＷＭ模块为ＭＡＸ２６６提供外部参考时钟。
其程序流程如图四所示：
图四
软件系统流程图
４
结束语
一种程控滤波器的设计
科技广场２００７．９２０６。