程控滤波器报告
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
程控滤波器李璐，李腾飞，李飞飞（武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079）摘要：为了适应工程应用中幅度和频率变化范围很宽的信号，设计了一种增益、频响特性和截止频率可程控的程控滤波器。
系统以单片机和FPGA 为控制核心，由可控增益放大、程控滤波、椭圆滤波、频率特性测试4部分组成。
其中，可控增益放大部分以AD603为核心，级联三路固定增益放大；程控滤波部分巧妙地将两个二阶状态变量滤波级联，并将DAC 等效为数控电阻，使得截止频率可调。
实验结果表明，整个系统工作稳定，可以很好的实现程控滤波的功能。
关键词：可控增益放大；状态变量；椭圆滤波；幅频特性中图分类号：TN713文献标识码：A文章编号：1674－6236（2011）08-0147-04Digital programmable filterLI Lu ，LI Teng -fei ，LI Fei -fei（School of Electronic Information ，Wuhan University ，Wuhan 430079，China ）Abstract:In order to adapt the signals in the engineering applications which has the wide range of changes in the amplitude and frequency ，the programmable filter whose frequency response and cutoff frequency can be programmed is designed.The system uses microcontroller and FPGA as the control core ，the controllable gain amplifier ，programmable filter ，the ellipse lowpass filter and the frequency characteristics of the test consists of three parts.Among them ，the controllable gain amplifier uses the part of AD603as the core ，and cascades three -way fixed -gain amplifier ，programmable filtering part cascades two second -order state variable filter cleverly and resistance of the DAC is equivalent to NC resistance ，making the cutoff frequency programmable.Experimental results show that the system is stable ，achieving very good programmable filtering functions.Key words:controllable gain amplifier ；state variable filter ；ellipse lowpass filter ；amplitude -frequency characteristics收稿日期：2011-01-26稿件编号：201101086作者简介：李璐（1990—），女，福建仙游人。
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。
滤波器 实验报告
滤波器实验报告滤波器实验报告引言滤波器是电子工程中常用的一种信号处理器件，它可以根据需要选择性地通过或者阻断特定频率范围内的信号。
在本次实验中，我们将探索滤波器的原理、不同类型的滤波器及其应用，并通过实验验证滤波器的性能。
一、滤波器的原理滤波器的原理基于信号的频域特性。
通过选择性地通过或阻断不同频率的信号，滤波器可以对信号进行处理，以满足不同的需求。
滤波器可以分为两类：低通滤波器和高通滤波器。
1. 低通滤波器低通滤波器可以通过滤除高频信号而只保留低频信号。
它在音频处理、图像处理等领域中有着广泛的应用。
在实验中，我们使用了一个RC低通滤波器电路，通过改变电容和电阻的数值可以调整滤波器的截止频率。
实验结果显示，当截止频率较低时，滤波器可以有效地滤除高频噪声，保留低频信号。
2. 高通滤波器高通滤波器可以通过滤除低频信号而只保留高频信号。
它在语音识别、图像增强等领域中具有重要的应用。
在实验中，我们使用了一个RLC高通滤波器电路，通过改变电感和电阻的数值可以调整滤波器的截止频率。
实验结果显示，当截止频率较高时，滤波器可以有效地滤除低频噪声，保留高频信号。
二、滤波器的应用滤波器在电子工程中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 语音处理在通信领域，滤波器用于语音信号的处理和增强。
通过去除噪声和杂音，滤波器可以提高语音信号的质量和清晰度，使其更易于识别和理解。
2. 图像处理在图像处理中，滤波器用于去除图像中的噪声和伪像。
通过选择性地滤除不同频率的信号，滤波器可以提高图像的清晰度和细节，使其更加真实和可辨认。
3. 音频放大器在音频放大器中，滤波器用于去除输入信号中的杂音和谐波。
通过滤除不需要的频率成分，滤波器可以提高音频信号的纯净度和音质，使其更加逼真和动听。
三、实验验证为了验证滤波器的性能，我们进行了一系列实验。
首先，我们使用示波器观察了滤波器电路的输入和输出波形。
实验结果显示，滤波器可以有效地滤除不需要的频率成分，保留所需的信号。
程控滤波器
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。
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。
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，加在其梯形网络输入端的信号经衰减后，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，提高系统的可靠性。
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，比较容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。
放大器输出信号通过滤波器后加在1 kΩ的负载上，各滤波器的输出切换由继电器实现。
滤波器测试报告范文
滤波器测试报告范文1.测试目的滤波器是信号处理领域常用的一种工具，用于去除或衰减信号中不需要的部分。
本次测试的目的是评估滤波器在不同频率和幅度条件下的性能和效果，以确定其是否满足特定的应用需求。
2.测试对象选取了一种常见的数字滤波器进行测试。
该滤波器采用了数字滤波器设计方法进行设计，并采用了巴特沃斯滤波器结构实现。
测试涉及了滤波器的频率响应、幅频特性、相频特性、群延时等性能指标的测试。
3.实验步骤首先，通过输入不同频率和幅度的正弦波信号，测试滤波器的频率响应。
记录滤波器在不同频率下的输出幅度和相位信息，绘制频率响应曲线以评估滤波器的频域性能。
其次，测试滤波器的幅频特性，即输入信号的幅度与输出信号的幅度之间的关系。
通过输入不同幅度的信号，记录滤波器的输出幅度，并绘制幅频特性曲线。
评估滤波器对不同幅度信号的衰减效果。
再次，测试滤波器的相频特性，即输入信号的相位与输出信号的相位之间的关系。
通过输入正弦波信号，记录滤波器的输出相位，并绘制相频特性曲线。
评估滤波器对不同相位信号的延迟效果。
最后，测试滤波器的群延时。
通过输入窄脉冲信号，记录滤波器的输出信号，并测量滤波器的群延时（即信号通过滤波器所需的时间）。
群延时可以评估滤波器对信号的时域保持性能。
4.测试结果根据以上实验步骤，得到了滤波器的频率响应曲线、幅频特性曲线、相频特性曲线和群延时。
测试结果表明，滤波器在设计频率范围内具有较好的衰减效果，能够滤除不需要的频率成分。
幅频特性曲线显示，滤波器对不同幅度的输入信号具有一定的衰减能力，但在较高幅度下可能存在失真现象。
相频特性曲线显示，滤波器对不同相位的输入信号具有一定的延迟效果。
群延时测试结果显示，滤波器能够对信号进行有效的时域保持，但在较大群延时情况下可能会引入较大的相位偏移。
5.结论与建议通过对滤波器的测试，得到了其在不同频率和幅度条件下的性能和效果评估。
测试结果表明，该滤波器能够满足特定应用需求，对输入信号进行了较好的滤除和衰减。
程控滤波器(D)设计报告 测试数据
滤波器 200KHz处的总电压增益/dB 〈5dB 〈1dB
-3通带误差% 〈5 〈2
误差% 1 0.5 0.7 1 0.6 0.5 0.6 0.8 0.4 0.8
频率 11Khz 12KHz 13KHz 14KHz 15KHz 16KHz 17KHz 18KHz 19KHz 20KHz
实测带宽/KHz 11.02 12.04 13.06 14.10 15.06 16.04 17.12 18.02 19.06 20.06
幅频 扫频输出信号的频率变化范围 100Hz～200KHz 100HZ～200KHz
特性 频率步进 10KHz 500KHz
测试仪
测试方法与测试结果
1.程控放大器电路测试
测试方法：用经过校准的信号源在信号输入端加10mV正弦波。在100Hz~40KHz频带内，按照一定的频率步进设置测试点，在每个频率测试点以10dB为步进，从0dB到60dB测试七组数据，测试数据详见表1。
表1程控放大器电路测试数据
频率 0dB 10dB 20dB 30dB 40dB 50dB 60dB
频率（2fc） 22KHz 24KHz 26KHz 28KHz 30KHz 32KHz 34KHz 36KHz 38KHz 40KHz
实测
幅度/mV 163.2 162.4 163.1 160.5 158.4 155.4 153.3 152.3 151.1 150.1
增益（dB） 24.25 24.21 24.25 24.11 23.99 23.83 23.71 23.65 23.59 23.53
0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益/dB <30 <25
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。
程控滤波器实验报告
程控滤波器的设计（D题）摘要设计的程控滤波器主要由信号放大电路、开关电容滤波电路、单片机控制电路和液晶显示电路等组成。
用AT89S51单片机对开关电容滤波器MF10进行控制，从而对输入正弦波信号进行低通、高通滤波处理。
利用DDS技术为MF10提供外部时钟，有效地控制滤波电路的截止频率。
测试表明该电路具有满足竞赛设计要求。
关键词单片机，开关电容滤波器，直接数字频率合成，液晶显示目录1.系统设计 (3)2.单元电路设计 (5)3.软件设计 (8)4.系统测试 (9)5.结束语 (11)参考文献 (11)附录 1 单片机控制电路图 (11)附录 2 元器件明细表 (12)附录3 程序清单 (13)1.系统设计1.1设计要求1.1.1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。
1.1.2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。
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。
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。
程控滤波器实验报告
摘要：本系统以RAM Cortex-M3为控制核心，利用开关电容技术实现程控滤波的功能。
前端放大器由可编程增益放大器PGA构成，实现了增益0—60dB、步进10dB 可调。
滤波器采用模拟开关和电容的组合替代电阻的技术，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。
人机接口采用按键键盘及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。
1. 方案论证根据题目要求，我们分以下三部分进行方案设计与论证1．1可控增益放大器方案一：采用增益可调的单片机仪表放大器（例如AD620）可以实现增益在1~1000倍可调，但受其单位增益带宽积的限制（AD620单位增益带宽积只有12MHz),不能满足系统要求的放大器的通频带特性。
方案二：采用数字电位器和运放组成放大电路，可以通过控制数字电位器来改变放大器的反馈电阻实现可控增益。
这种方案的电路比较简单，但受数字电位器的精度限制，很难实现增益的精确控制，同时也受数字电位器带宽的限制，数字电位器的带宽会直接影响放大器的通频带特性。
方案三：采用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA。
可控增益放大器的内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯形网络输入端的信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量是由加在增益控制接口的参考电压决定；利用RAM控制DAC的输出电压作为这个参考电压，可以实现较精确的增益控制。
我们采用方案三，可以实现较精确控制，AD603、AD605等可控增益放大器的输出电压幅度一般在1.5V左右，放大器需要墨迹放大电路，墨迹放大电路可以采用MAX427等集成电路芯片活着分立元器件组成的放大电路。
1．2 滤波电路方案一：采用电感和电容搭建各种类型的无源LC滤波器。
参照滤波器设计手册上的相关参数，可以比较容易的设计出理想的滤波器；但要实现截止频率可调，只有改变电感和电容参数，控制电路将是非常复杂的。
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。
2007程控滤波器28
程控滤波器摘要:本系统基于开关电容滤波器的原理，以集成滤波器芯片MAX263为核心，实现了一个程控滤波器。
前级放大器可以设置60dB的增益调节范围，步进10dB，增益误差5％以内。
滤波器可设置为低通或高通模式，截止频率在1k～20kHz内可调，频率步进最低500Hz，误差10％以内。
发挥部分中自行设计了50kHz的四阶椭圆低通滤波器，带内起伏<0.5dB。
系统还扩展了一个可以显示幅频特性曲线的测试仪，频率步进有10kHz和1kHz两档。
整个系统操作简单，测试效果良好。
关键字:开关电容滤波器；椭圆低通滤波器；程控滤波器一、方案论证与选择1．题目任务要求及相关指标的分析题目要求设计并制作一个程控滤波器，主要包括一个增益可调节的放大器和一个参数可设置的滤波器。
仔细分析后不难发现，题目的难点主要有：放大器增益误差<5％，程控高通滤波器的实现，四阶椭圆低通滤波器的设计及实现。
2．方案的比较与选择(1)前级放大器的方案比较与选择①总体结构方案的确定放大器的输入信号振幅为10mv，属于微弱信号。
为了提高其信噪比，便于后级处理，我们对输入信号进行了一级固定增益放大。
考虑到题目要求的动态范围较宽，我们把增益调节部分设置为两级。
结构框图如下：图1 放大器结构框图②增益调节方案的比较与选择方案1：利用程控放大电路实现。
即采用通用的反相放大电路，通过开关切换不同的反馈电阻，从而改变放大倍数，最终实现放大器的增益调节。
方案2：利用可变增益放大器实现。
即选用可变增益放大器芯片，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。
方案1只能实现有限的增益调节，且电路复杂度随增益步进值的减小而大幅增加；而方案2中只要控制信号足够精确便可实现步进值很小的增益调节，可扩展性和灵活性优于方案1，故本系统采用方案2。
(2)程控滤波器的方案比较与选择方案1：通过调节电阻电容等元件参数实现。
即首先给定大部分元件的参数值，留出一个参数需要改变的元件。
程控滤波器报告.
程控滤波器摘要本设计以STM32F103RB为控制核心，实现了基于开关电容滤波器的程控滤波器，滤波器可实现低通和高通的滤波功能，截止频率在1~40KHz内连续可调，前级放大采用增益可控放大器实现了增益从-20~60dB连续可调，系统采用有源RC网络实现了四阶椭圆低通滤波器。
关键词：程控放大滤波一、方案比较与论证1．题目要求根据题目要求设计并自作一个增益和截止频率可调的程控滤波器，本作品可分为一下几个模块：程控放大器模块，程控滤波器模块，人机交互模块以及四阶椭圆滤波器。
2．方案比较（1）放大器模块方案一：用继电器在几个不同增益运放间切换分别设计增益为10dB、20dB、40dB的固定增益放大器，通过继电器的切换使得三个放大器不同组合从而实现0dB、10dB、20dB、30dB、40dB、50dB、60dB 的增益，但是该电路硬件结构复杂且大量使用继电器使得功耗较大。
方案二：使用D/A衰减器实现先将信号放大1000倍，然后将其输入到D/A的参考电压端，通过调节数字量实现不同的衰减倍数，从而实现增益的可调。
但是他的dB增益与数字量不成线性关系而是指数关系，会造成调节误差‘方案三：可控增益运算放大器使用可控增益运算放大器如AD603,它是由无源输入衰减器、增益控制界面和固定增益放大器三部分组成。
输入的信号经过R-2R衰减网络衰减后,由固定增益放大器输出,衰减量是由加在增益控制接口的电压决定。
其增益的控制可以通过调整控制电压来完成。
而控制电压可以由D/A来产生，从而可以实现增益的数字控制。
并且其增益和控制电压成dB线性关系。
通过两块AD603的级连可以实现增益在-22~62dB间线性可调。
综上所述，方案三电路简单，带宽符合要求，增益线性可调，所以前级放大采用方案三。
（2）低通滤波器模块方案一：用运放构成有源滤波器使用运放构成有源滤波器可使制作成本降低但是要达到题目要求的滤波器截止频率可变，则需要多片运放组成多个滤波器，多级电路连接，调试起来较为困难。
程控滤波报告
程控滤波器设计报告摘要本系统以51单片机和FPGA为核心，完成程控放大电路和程控滤波电路，同时设计完成了简易幅频特性测试仪。
单片机通过控制反馈网络的继电器来调节放大电路的增益，最大能放大60db，倍数可调，采用高精度的电阻匹配，使其具有更好的精度。
程控滤波电路采用单片机控制CMOS 双二阶通用开关电容有源滤波器MAX262改变参数，使截止频率从1kHZ 到10khz可调，具有很高的精度，可达到1%。
本系统还完成了简易的幅频检测装置，能对目标系统进行一定精度下的幅频检测，并输出波形。
从数据显示来看，本系统能执行可控放大、滤波及幅频检测等任务，表现出极高的稳定性和可靠性,本系统完成了所有基本功能和绝大部分发挥部分。
关键字开关电容滤波 max262 程控放大一．方案的论证和设计1．程控放大器的设计（1）利用数字电位器，通过单片机改变负反馈的阻值，进而改变放大倍数，优点电路结构简单，灵活；缺点是精度不够高。
（2）利用选择电路，选通某条支路，由于使用的是分立元件，匹配度高，可以使放大倍数的精度大大提高，却也有电路复杂的缺点，由于本设计任务的精度要求，因而选择此种方案。
2．程控滤波器的设计滤波器设计有很多种，但主要分为数字滤波电路和模拟滤波电路。
（1）．采用FIR数字滤波器。
数字滤波器解决了模拟滤波器所无法克服的电压漂移，温度漂移和噪声等问题，但由于计算量过大，且由于未系统学习过FIR，故不选用。
（2）采用有源RC滤波电路，使用数字电位器控制电阻值，从而可以改变电路的滤波特性。
特点电路简单灵活，缺点是精度不够，（3）．采用专门的开关电容滤波集成芯片。
MAX262 是CMOS 双二阶通用开关电容有源滤波器由微处理器精确控制滤波函数可构成各种带通低通高通陷波和全通配置且不需外部器件，功能强大，易于掌控。
故选用此种方案。
3．幅频特性电路的设计幅频特性是指幅度随频率的变化的关系；主要原理是控制扫描信号的频率变化，检测出幅度的变化；对于幅度的检测，传统方案是使用AD,将检测的数据传入控制器，由控制器对数据进行处理，然后DA输出。
程控滤波器
程控滤波器摘要本设计由程控滤波器和简易幅频特性测试仪两部分组成。
两部分分别以MSP430F1611单片机作为控制芯片。
程控滤波器采用同时具备高通、低通、带通输出的状态变量型滤波器。
简易幅频特性测试仪以DDS芯片AD9854作为扫频信号源，采用RMS-DC变换技术将交流信号转化成直流电平，MSP430F1611通过自带的ADC对转换的直流信号进行采集、送至内部处理、通过液晶显示而完成幅频特性的测试和显示。
关键字：状态变量滤波器DDS RMS-DC变换AbstractThis design consists of two function blocks : digitally control programmable filter blocks and amplitude-frequency characteristic tester blocks. Both of them are controlled by two independent MCUs called MSP430F1611. Digitally control programmable filter designed into state variable filter which contains LPF, BPF, HPF at one time. Amplitude-frequency characteristic tester contains frequency sweep signal source which made by DDS CMOS chip ，RMS to DC system and MCUprocessing system.Key Words: state variable filter , DDS , RMS to DC一、方案论证与比较1、放大器方案论证与比较放大器的设计结合基本部分和发挥部分的要求，主要实现三个指标，第一放大器增益可以程控，第二最大增益要达到60dB，第三程控步进范围为10dB。
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2．
程控滤波器的设计
滤波器设计有很多种，但主要分为数字滤波电路和模拟滤波电路。 （1） ．采用FIR数字滤波器。数字滤波器解决了模拟滤波器所无法克服的电压漂移， 温度漂移和噪声等问题，但由于计算量过大，且由于未系统学习过FIR，故不选用。 （2） 采用有源RC滤波电路，使用数字电位器控制电阻值，从而可以改变电路的滤波 特性。特点电路简单灵活，缺点是精度不够， （3） ．采用专门的开关电容滤波集成芯片。MAX262 是CMOS 双二阶通用开关电容有源 滤波器由微处理器精确控制滤波函数可构成各种带通低通高通陷波和全通配置且不需外 部器件，功能强大，易于掌控。故选用此种方案。
程控滤 波器设 计 报 告
摘要 本系统以51单片机和FPGA为核心，完成程控放大电路和程控滤波电路，同时设计完成 了简易幅频特性测试仪。单片机通过控制反馈网络的继电器来调节放大电路的增益，最大 能放大60db，倍数可调，采用高精度的电阻匹配，使其具有更好的精度。程控滤波电路采 用单片机控制CMOS 双二阶通用开关电容有源滤波器MAX262改变参数，使截止频率从1kHZ 到10khz可调，具有很高的精度，可达到1%。本系统还完成了简易的幅频检测装置，能对 目标系统进行一定精度下的幅频检测，并输出波形。从数据显示来看，本系统能执行可控 放大、滤波及幅频检测等任务，表现出极高的稳定性和可靠性,本系统完成了所有基本功 能和绝大部分发挥部分。 关键字 开关电容滤波 max262 程控放大
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附录一： 表 1 带内起伏量为 1.0db 时的元件值 阻带频率 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 C1（F） 1.85199 1.88408 1.95107 1.98346 1.99809 C2（F） 0.22590 0.18019 0.09023 0.04909 0.03096 L3（H） 0.85903 0.88428 0.93700 0.96250 0.97403
六． 参考文献
[1] 蒋瑜, 陈循, 杨雪, 阮启明. 基于MAX262 的程控滤波器的实现[J]. 电测与仪表 , 2000,(12) [2] 邓重一. 基于可编程芯片MAX262 的有源滤波器[J]. 单片机与嵌入式系统应用 , 2005,(05) [3] 倪向东. 单片机控制的双路有源滤波器设计[J]. 电子技术应用 , 2002,(01) [4] 张飞岭, 张永瑞, 谢延廷. 基于MAX262 的可程控多频点带通滤波器的设计[J]. 电子科技 , 2007,(01) [5] 马玲. 程控放大与程控滤波电路设计[J]. 电子工程师 , 1999,(08) . [6] 菅维乐 ,姜威 ,李文明 ,孔勇. 可编程开关电容通用滤波器MAX260/261/262[J]. 国外电子元器件 , 2003,(03)
50db 2.09 2.09 2.05 1.92mv 290.5 8.12% 60db 6.70 6.60 6.40 4.40 8043 20% 经测得，在 50db 以下时，通带包含 100 Hz—40khz，60db 通带在 100-37.5khz。增益 10dB 步进可调，放大器输出电压无明显失真。 (2)程控滤波器设计 测试方法：跟据截至频率的定义，我们取通带电平下降到-3db 的频率点，并分别测 出信号频率为高通截止频率一半，低通截止频率二倍，放大电路增益为 40dB 时，总体 电路的增益，电路数据使用交流毫伏表测量。 表二 低通特性 程控放大增益为 40db 预测频率 实际频率 β （2fc 处系统总增益） 误差 1khz 5khz 10khz 15khz 20khz 996hz 4.96khz 10.02khz 15.00khz 20.01khz 29.97 29.83 29.83 29.23 29.23 0.40% 0.80% 0.20% 0.00% 0.05%
表三 高通特性 预测频率 实际频率 1khz
1.16K
程控放大增益 40db β （0.5fc 处系统总增益） 误15khz 20khz
5.00K 10.02K 15.04K 19.90K
29.23 29.23 29.23 29.23
0.00% 0.20% 0.27% 0.50%
（3）用交流毫伏表测量四阶低通椭圆滤波器的通频带。
在输入端接入函数信号发生器，保持输入信号的有效值为 0.5v，改变信号的频率，测 量输出信号的有效值。 表四 椭圆滤波测量数据 Vi = 0.5v 椭圆滤波器的截止频率为 51KHz，带内起伏 频率 Vo（v） ≤1dB。 100Hz 0．500 前级放大电路的输出端接入椭圆滤波器，放 1KHz 0．500 大电路的输入端接信号发生器，放大电路的增益 10HHz 0．524 设为 40dB，信号频率设为 200KHz，分别用交流 30KHz 0．708 毫伏表测量输入输出电压的有效值，测得输入电 50KHz 0．362 压为 0.695v，输出电压为 0.795v。总电压增益小 51KHz 0．355 于 5dB。
3．
四阶椭圆型低通滤波器
我们采用椭圆形归一化 LPF 的设计方法， 电路图 5 所示。我们选择带内起伏量为 1.0db 阻带频率为通 带频率的 4.0 倍。带内起伏量为 1db 时，阻带内有 一个限波点的椭圆型归一化 LPF 的设计数据如 表 1（见附录） 所示。 待设滤波器截止频率与基准滤波器截止频 图 5 椭圆滤波电路 率的比值 M 为： M = 50k / （ 1 / 2π ） = 314159 对基准滤波器的所有元件值除以 M ，得到截止频率已变换成待设计滤波器的截止频率 160khz 时的元件参数。 C1（new）= C1（old）/ M =6.31355μF C2（new）= C2（old）/ M =156.258nF L3（new）= L3（old）/ M =3.06374μH 待设滤波器的特征阻抗与基准频率器特征阻抗的比值 K 为： K = 51Ω / 1Ω =51 将所有的电感元件值乘以 K ，将所有的电容值除以 K 。这样，便得到了待设计的特征阻 抗为 51Ω，且截止频率为 50K 的四阶椭圆滤波器。 C1（new）= C1（old）/ K =123.79 nF C2（new）= C2（old）/ K =3.0639nF L3（new）= L3（old）× K =156.25μH 实际电路模块见附录二。
图 3 反馈电路
实际电路模块见附录二。
-2-
2．
可控滤波器电路
MAX
输入通道
单片 机
输出通道
时 钟
262
图4
滤波器电路
滤波电路采用 MAX262 是 CMOS 双二阶通用开关电容有源滤波器由微处理器精确控 制滤波函数可构成各种带通、低通、高通、陷波和全通配置且不需外部器件。 由于内部参数的选择， 采用由 FPGA 分频产生四时钟输入， 单片机电路负责向 MAX262 输入控制信号和数据。 实际电路模块见附录二。
二． 系统结构框图：
-1-
下图为本系统的主框图： 前 级 放 大 电 路
滤波 单片机
时钟
电路
输入
FPGA
DDS 待测 电路
有效值检 测电路
输出示波器
图1
系统电路框图
三． 单元模块设计
1． 可控放大电路的设计
放大电路可对输入信号进行不同倍数的放大， 使信号以适当的幅值通过滤波电路。 放大电路的组成框图如 图 1 所示。通过电压跟随部分提高电路的输入电阻，控制部分通 过对反馈部分的控制来实现对电路放大倍数的控制。
时钟分 频
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四． 系统测试：
1．测试使用仪器：pc 机，数字示波器 TDS1002，F10A 型函数信号发生器，直流稳
压源 LPS-305，DF2172A 交流毫伏表。
2．系统整机调试：
（1）程控放大器测试： 测试方案：输入电压振幅为 10mv，调节放大倍数，分别测量输出电压。 表一 前级放大倍数测量 输入电压：6.9mv （有效值） 预测放大 输出电压 输出电压 输出电压 输出电压 实际放 误差 倍数 （100hz） （1khz） （10khz） （40khz） 大倍数 0db 7.19mv 7.19mv 7.19mv 7.19mv 1.042 1.03% 10db 20db 30db 40db 22.2mv 69mv 220mv 662mv 22.2mv 6 9mv 220mv 650mv 22.2mv 69mv 220mv 640mv 22.2mv 69mv 220mv 624mv 3.217 10． 0 31.88 91.3 1.80% 0.00% 0.88% 8.70%
三．系统软件流程图
1．单片机流程图：具体程序见附录；
初始化
等待键值 Key
合理键值？
放大增 益减小
放大增 益增大
低通滤波 器截止频 率设定
扫频模 式控制 输出
高通滤波 器截止频 率设定
2．FPGA 设计框图 ：具体程序见框图；
频 率 控 制 字
控制信号
存 储
寄存器
DDS 输出数据
器
所需时钟输出
时钟输入
3．
幅频特性电路的设计
幅频特性是指幅度随频率的变化的关系；主要原理是控制扫描信号的频率变化，检测 出幅度的变化；对于幅度的检测，传统方案是使用 AD,将检测的数据传入控制器，由控制 器对数据进行处理，然后 DA 输出。此种方案复杂，繁琐，精确度不高。现采用检测真有 效值芯片 LTC1966，LTC1966 可以检测交流信号的真有效值具有高精确度，总误差小于 0.25%。
4．
幅频特性电路
幅频检测电路基本原理是通过扫描不同频率，通过目标电路，然后检测幅值，显示输 出幅值的过程。
-3-
扫描频率电路使用 FPGA 产生的 DDS 电路，基本输出为 10HZ 到 200KHZ，利用单片 机控制 DDS 的控制字产生步进为 10KHZ 的扫描频率。 幅值检测电路利用专用芯片 LTC1966， LTC1966 可以检测交流信号的真有效值具有高 精确度，总误差小于 0.25% 幅度检测电路见附录二。