最新程控滤波器30汇总
基于C8051F020的程控滤波器的实现
将电路 中的电容设为相等值 即Ｃ１ Ｃ ， ＝ ２ 电阻Ｒ ＝ ３若设 ２Ｒ ．
Ｌ ７ ２ 使之两个电阻网络 的电阻值分 ＤＡ ７ ４ 与 Ｃ ０ Ｉ０ ０相结合，实现 １０ 倍 以内任意增益 单片机控制其中一片 Ｔ Ｃ ５ ８ Ｃ ５ｌ ８５Ｆ ２ ００ ｓＲ 另一片的两个 电阻网络 的电阻值分别为 ＲＩＲ ． 、 ２ 设置 ， 并满足 高、 、 低 带通滤波参数的要 求， 截止频率灵活可调， 别为 Ｒ 、 ｆ 则品质 因数：Ｑ； ２ Ｒ 酉 面 ｆ Ｒ 且用 户 界 面 友 好 直 器 电路 ．
根 据设计 任务要 求 ，采用 两级放大 的设计 。前 级通过
数控衰减， 这样即可实现 ０Ｂ ６ ｄ ｄ ～ ０Ｂ之间的 １ ｄ ０ Ｂ步进 。程控 放大器电路见 图 ２ 。
图 ３滤波器部分 电路 图 采用专用Ｄ 集成芯片Ａ ８ １ ＤＳ Ｄ９ ５ 产生扫频信号， 然后经过 ＡＤ 来消除信号的直流偏置， ８ １ １ 并由单片机控 制其输出频率。 ３４真有效值 转换部分 ． 真有效值转换部分 由Ａ ３ 构成 ， ６ ７ Ｄ６ ７ ＡＤ ３ 对滤波器输出 的信号进行有效值转换， 然后通过 Ａ ８ ２ ＤＳ ３ ６对转换的有效值 进行采样后输出给单 片机单片机将此值进行处理后在 １８４ ２６
关 键 词 ：程 控 滤 波 器 中 图分 类 号 ：Ｔ １ Ｎ０ ＤＡ ７ ４ Ｌ ７ ２ Ｃ ０ １ ００ ＤＤ （ ９ ５ ） Ｃ ５ １Ｔ Ｃ ５８ ８ ５ Ｆ ２ Ｓ ＡＤ ８ １ 文 献 标识 码 ：Ａ 文 章编 号 ： １０ ．９ ３（ ０ ０ ０ －９ ．２ ０ ７３ ７ ２ １ ） ７０ ００
Ｉ ２ 和 Ｏ Ａ６ ７ 大 １０ ＮＡＩ８ Ｐ ３放 ０ ０倍， 后级通过单片机对 Ａ ５ １ ３３ 幅 频 特 性 部 分 Ｄ７ ４ ．
程控放大滤波器的设计
１ 引言
．
在现代 电工 电子测 量 和智 能仪 器 仪表 中，广 泛 应用 到放 大器 和滤 波 器 ，而 且放 大 器 的放 大倍 数通 常要
根据情况调整，滤波器的截止频率也要根据情况变化． 通常采用控制模拟开关的通断改变反馈电阻的大小 实现放大器放大倍数和滤波器截止频率的调整， 该方式放大器 的放大倍数和滤波器截止频率类型通常有 四
种、八种、十六种等． 采用数字电位器 配合单片机可 以实现放大器 的放大倍数和滤波器截止频率类型可达
２ ６ ，甚至 １２ 种，满足大多数智能仪器仪表和电工电子测量 的需求． ５种 ０４
２ ＭＣＰ １ ２系列数字 电位 器简介 ４／ ４
ＭＣ ４／２系列数字 电位器 中间抽头有 ２ ６级，总阻值 Ｐ１ ４ ５ 范围有 １Ｋ Ｏ Ｑ、５ Ｋ ￣ ０ Ｋ２等 多利． ０ ｆ、１０ ￣ ，ＭＣ ４ 系列是单通 Ｐ１
道 ８ 芯片， 脚 ＭＣＰ ２系列 是双 通 道 １ 芯 片． ４ ４脚 ＭＣＰ １ ２系 ４／ ４
列数字电位器 由单片机等经 Ｓ Ｉ接 口控制其阻值线性变化． Ｐ 该系列芯片最大工作 电流小于 ｌ Ａ， ｕ 工作 电压范围 ２ ． ５ ． ５ Ｖ， ７． 上电复位和硬件复位后的中间抽头位于电位器的中间位置．
ＰＷ Ｏ ２ ＰＢＯ ｌ ０
／Ｓ ３ Ｃ
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Ｒ２ Ｂ
＝
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ｒ
＞
Ｕ５ ｊ３ ３
Ｓ— —一 Ｂ Ｉ Ｒ３
２ 程控放大器 电路 收稿 日期： ０ ８０ ．１ ２ ０ ．５１
作者简介：黄茂￣． ９ ４） （ ７－ １ ，男，福建省云霄 县人 ，工程师
（干货收藏）30多种磁芯优缺点对比
（干货收藏）30多种磁芯优缺点对比功率型EE、EEL、EF型功率磁芯特点：引线空间大，绕制接线方便。
适用范围广、工作频率高、工作电压范围宽、输出功率大、热稳定性能好。
用途：广泛应用于程控交换机电源、液晶显示屏电源、大功率UPS逆变器电源、计算机电源、节能灯等领域。
EI型功率磁芯特点：结构紧凑、体积小、工作频率高、工作电压范围广、气隙在线圈顶端耦合紧、损耗低。
损耗与温度成负相关，可防止温度的持续上升。
用途：电源转换变压器及扼流圈、DVD电源、照相机闪光灯、通讯设备及其它电子设备。
PEE、PEI功率磁芯ER功率磁芯特点：耦合位置好，中柱为圆形,便于绕线且绕线面积增大,可设计功率大而漏感小的变压器。
用途：开关电源变压器,脉冲变压器,电子镇流器等。
ETD型功率磁芯特点：中柱为圆形,绕制接线方便且绕线面积增大,可设计出功率大且漏感小的变压器。
其他如组装成本，安规成本，电磁屏蔽，标准化难易等各方面都很出色。
用途：开关电源，传输变压器，电子镇流器。
广泛应用于家电、通讯、照明、医疗设备、办公自动化、军品、OA设备、电子仪器、航空航天等领域。
EQ/EQI型功率磁芯EP型功率磁芯特点：具有磁屏蔽效果好、分布电容小、传输衰耗低、电感量高、漏感小、磁场分布均匀等优点，且骨架配有多路接头，易设计多路输出变压器。
用途：宽带变压器、电感器、隔离变压器、匹配变压器，广泛应用于程控交换机终端和精密电子设备等领域。
EFD型功率磁芯特点：具有热阻小、衰耗小、功率大、工作频率宽凳使用优点。
成品重量轻、结构合理、易表面贴装。
用途：广泛应用于体积小而功率大的变压器，如精密仪器、模块电源、计算机终端输出等。
EPC功率磁芯特点：具有热阻小、衰耗小、功率大、工作频率宽、重量轻、结构合理、易表面贴装、屏蔽效果好等优点，但散热性能稍差。
用途：广泛应用于体积小而功率大且有屏蔽和电磁兼容要求的变压器，如精密仪器、程控交换机模块电源、导航设备等。
POT功率磁芯特点：体积小、感抗高、绕线方便、磁屏蔽及散热效果均衡。
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。
程控通用滤波器
程控通用滤波器(A题)
一、任务
设计制作一个工作频率范围为0～200kHz、可预置为低通、高通、带通或带阻特性的滤波器，其通带截止频率等参数可调，示意图如下：
信号输出
二、要求
1、基本要求
（1）可预置为低通滤波器：
①通带电压放大倍数为2倍；
②-3dB通带截止频率在1kHz～20kHz范围内可调，其步进为1kHz；
③-3dB通带截止频率误差小于10%；
④在通带截止频率的2倍处，电压放大倍数小于0.2。
（2）可预置为高通滤波器：
①通带电压放大倍数为2倍；
②-3dB通带截止频率在1kHz～20kHz范围内可调，其步进为1kHz；
③-3dB通带截止频率误差小于10%；
④在通带截止频率的1/2处，电压放大倍数小于0.2。
（3）要求输出波形无明显失真。
（4）具有必要的显示功能。
2、发挥部分
（1）低通滤波器在通带截止频率的2倍处、高通滤波器在通带截止频率的1/2处，电压放大倍数小于0.05；
（2）可预置为带通滤波器、带阻滤波器，且下限截止频率和上限截止频率可调，误差小于10%；
（3）能测试并显示输出波形与输入波形之间的相位差，测试误差小于10%；
（4）其它特色与创新。
四、评分意见。
基于FPAA和STC89LE52的程控滤波器设计
基 于Ｆ Ｐ Ａ Ａ和 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｌ Ｅ ５ ２ 的程 控 滤 波 器设 计
Ｄｅｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ ｐｒ ｏｇｒ ａｍ ｍ ａｂｌ ｅ ｉＩ ｆ ｔ ｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＣ８９Ｃ５２ ａｎｄ Ｆ Ａ Ａ
孙广辉 ，朱正伟，张 丹
ｌ
设计 如 图２ 所 示 。 图２中Ｃ２ 为 电解 电容 （ 容 值 为 ６ ８ ｕ Ｆ）、Ｃ ３ 为钽 电 容 （ 容值 为 ０ ． １ ｕ Ｆ ） 、 肖特基 二
极管为１ Ｎ５ ８ １ ７ ，Ｌ Ｂ Ｏ端 与控 制器 Ｐ ２ Ｏ 引脚 连接 。当
匐 化
单 片机 控 制 电 路 如 图４ 所 示 ，通 过 按键 ＫＥ Ｙ１ 进 行放 大 器增 益设 计 ，通 过 按键 Ｋ Ｅ Ｙ２ 进行 输入 端
文献标识码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ （ 上） －０ １ ０ ０ －０ ３
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０ （ 上） ． ２ ９
１ 程控滤波器 总体设计方案
程控滤 波器总体 结构框 图如图 １ 所 示 ， 主 要 由Ｆ Ｐ ＡＡ电路 、． 单 片 机 控 制 电路 、键 盘 输 入 电 路
图２ 电 源 电路 图
Ｍ ＡＸ８ ５ ６ 输 入 电压 范 围 为 ０ ． ８ Ｖ－ ６ Ｖ，输 出 为
３ ． ３ Ｖ或５ Ｖ，本 系统 选择 ３ ． ３ Ｖ供 电模 式 ，具体 电路
收稿日捆：２ ０ １ ３ － ０ ５ － ２ ７ 基盒项目：２ ０ １ ２ 年江苏省高等 学校大学生实践创新训练计划项 目 （ ２ ０ １ ２ Ｊ Ｓ Ｓ Ｐ Ｉ Ｔ Ｐ １ ７ ９ ８ ） 作者简介：孙广辉 （ １ ９ ８ ６～ ），男，山东广饶人 ，研究生 ，主要从事测量控 制与仪器、Ｆ Ｐ ＡＡ 技术应用研究 。 ［ １ ０ ０ １ 第３ ５ 卷 第１ Ｏ 期 ２ ０ １ ３ —１ ０ （ 上）
1到30赫兹的带通滤波器-概述说明以及解释
1到30赫兹的带通滤波器-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在撰写本文中，我们将重点介绍1到30赫兹的带通滤波器。
带通滤波器是一种常见的电子滤波器，用于选择特定范围内的频率信号。
在本文中，我们将探讨其概念、工作原理和应用。
带通滤波器的基本原理是通过阻止或放行特定频率范围内的信号来实现滤波效果。
比如在1到30赫兹的频率范围内，滤波器可以过滤掉低于1赫兹和高于30赫兹的信号，只保留在这个范围内的信号。
这就使得滤波器非常适用于许多应用，如声音处理、通信系统和医学设备等。
带通滤波器通常由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联而成。
低通滤波器可以将低于截止频率的信号通过，而高通滤波器可以将高于截止频率的信号通过。
当这两个滤波器结合在一起时，就形成了一个带通滤波器。
带通滤波器在各个领域都有广泛的应用。
在音频处理中，它可以用于消除噪音，提升音频质量。
在通信系统中，带通滤波器可以用来选择特定频段的信号，以便传输和接收。
在医学设备中，它可以用于识别和分析特定频率范围内的生物信号，如心电图和脑电图等。
综上所述，本文将详细介绍1到30赫兹的带通滤波器的概念、工作原理和应用。
通过阅读本文，读者将能够更好地理解带通滤波器的作用和重要性，并在相关领域中应用其知识。
接下来的章节将进一步探讨带通滤波器的细节和实际应用案例。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述:2.1 赫兹与频率的关系首先，我们将介绍赫兹与频率之间的关系。
赫兹是表示每秒周期性事件发生次数的单位，常用于描述声波、电磁波等波动现象的频率。
频率则是指每单位时间内所发生的周期性事件的次数，通常以赫兹为单位进行衡量。
我们将详细探讨赫兹与频率之间的转换关系，以便读者能够更好地理解本文涉及到的带通滤波器的工作原理。
2.2 带通滤波器的定义与原理在这一部分，我们将详细介绍带通滤波器的定义和原理。
带通滤波器是一种能够通过特定频率范围内的信号，而削弱或排除其他频率范围内的信号的设备。
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。
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。
、要求1. 基本要求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。
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=1k0。
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=1kC 。
电压增益与截止频率的误差均不大于 10%。
有设置参数显示功能。
2. 发挥部分(2) (3)(4) (5) 测试端子图1程控滤波器组成框图(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W 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4X1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
程控滤波器摘要：程控滤波器主要由可编程滤波器、程控放大器、与控制电路三部分组成。
MAX262是可编程的开关电容滤波器，可以用数字信号控制滤波器Q 值与中心频率f o 从而实现对截止频率的步进控制，而且可以实现低通、带通、高通滤波器。
AD 603通过控制它的控制电压实现增益的控制设计简单合理、可靠性好，经实践证实控制精度较高。
关键词：可编程滤波器，数模转换器，AD603,MAX2621. 系统方案方案一采用积分与运算放大电路组成的多功能状态变量滤波器，通过计算改变R ，C 的值，可以达到很高的控制精度。
它的传递函数如下：2O 0122012()()()u i U s a a s a s A s U s b b s b s ++==++ 从它的传递函数中可以看到它可以实现多种滤波器的功能，而且可以实现较高的精度，可以完成赛题的要求。
方案二采用集成电路，MAX262是MAXIM 公司新推出的4 种应用非常广泛的4 阶开关电容滤波器。
MAX262不需外部元件就能做成巴特沃兹、契比雪夫、贝塞尔等各种带通、低通、高通、陷波、全通滤波器。
MAX262 芯片性能优越,使用方便,最突出的优点是滤波精确、设置方便,中心频率、Q 和运行模式均可通过引脚编码输入进行选择,而不必更换外部元件。
和传统的RC 滤波器比较,避免了R 、C 元件选配的麻烦，而且通过外围控制电路可以实现题目要求。
放大电路由可控增益运算放大器AD603和AD 转换电路组成，AD603具有较宽的通频带，与增益稳定度，通过控制它的控制电压可以达到题目的控制要求。
由集成电路组成的程控滤波器具有以上所述的优点，这里采用了以MAX262为中心，来实现题目所要求的各种功能。
系统框图如图所示。
图12. 理论分析与计算MAX262有多种工作模式用以适应多种应用场合，在模式2下通过编程可以确定当前中心频率f o 与时钟频率的比值，而且该比值在40—140之间64步可调，呈现以下关系：f clk /f o =（26+N ）×∏/2（其中N 为编程二进制的值）。
各种滤波器合集！（图）
各种滤波器合集！（图）展开全文常见低通滤波电路L 一阶滤波C 一阶滤波CL 二阶滤波RC 二阶滤波LC 二阶滤波RCR T型三阶滤波LCL T型三阶滤波CRC π三阶滤波CLC π三阶滤波开关电源单级低通滤波回路DLC 型二阶滤波器开关电源双级串联式低通滤波回路CLC П型滤波器1、工作原理介绍a.输入正脉冲时,先给C1充电,充电电流为ic1,迅速充到脉冲的峰值电压Vi,同时电感器L中也有线性增长的电流,并在L中储存了磁能,随着电流的增长,储存的磁能越来越多,电容器C2通过电感L也充上了电压,充电电流为ic2,C2和C1上的电压基本相等,负载RL中的电流IRL也是由输入脉冲供给。
b. 输入正脉冲消失,负载RL的电流由两路提供,一路是C2放电提供的电流为-ic2,,另一路是由电感L储存的磁能转换成电能,并与C1上的电压串联后提供-ic1。
负载RL中的电流等于两个电容器放电电流的和，即IL= -（ic2+ic1）c.对直流而言:CLC型滤波器中的C1和C2, 相当于开路,而电感L对直流分量的感抗等于零,相当于短路,所以直流分量能顺利的通过电感L。
d.对交流而言:电容器的容量大,相当于将其短路,而电感对各种正弦波的感抗很大,所以交流分量过不去,或过去的很少。
2.优点:输出直流电压高,最高能达到矩形波的峰值电压,适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。
3.弱点:用在没有稳压电路的电源中,负载能力差。
4. CLC П型滤波器常用在脉幅式开关稳压电源,电容和电感值越大,滤波效果越好.DLC 型滤波器1、工作原理介绍a.当变压器次级绕组为上正下负时,由于变压器次级绕组输出的电压是正负交、变的矩形波,故加D1整流去掉负半周,正半周通过D1整流后,电流通过电感L储、存了磁能,这个电流一部分给C1充电,另一部分给负载RL用,D2截止。
b.当输入正脉冲消失后,这时变压器次级绕组产生的自感电压为上负下正,所以整流管D1截止,滤波器没有输入电压,负载RL的电流供给由两部分组成,一部分由电感中储存的磁能转换为电能,电流方向与原来的电流方向一致,并通过续流二极管D2构成回路电流iL,另一路是C1放电提供的电流为-ic1。
程控放大滤波器
摘要本设计以单片机PIC16F877A为核心，由放大电路、滤波电路、显示模块和按键模块组成。
系统通过单片机控制继电器的工作状态，从而实现对放大倍数的调整和高低滤波电路的切换。
同时，单片机还通过对数字电位器X9312输入的控制，达到对电位器输出阻值的控制，进而使截止频率按1KHz步进的变化。
本系统还具有参数设置和显示功能，可通过按键设置输入信号的电压增益和输出信号的截止频率，并由数码管显示。
关键词: 单片机PIC16F877A 数字电位器高通滤波低通滤波1. 系统设计1.1 实现方案本设计采用LF353构成三级反相放大电路，实现压增益最大为60dB，并由单片机控制继电器的工作状态实现增益10dB步进可调。
采用二阶压控低通滤波电路和二阶压控高通滤波电路构成滤波电路，同时由单片机控制继电器的工作状态从而实现对滤波电路的选择。
本设计还采用了数字电位器X9312，通过单片机输入不同的数值，使X9312输出不同的阻值。
由于不同的阻值对应不同的中心频率，设计中使中心频率等于截止频率，通过改变中心频率从而改变截止频率，最终实现截止频率按步进值为1KHz的形式调节。
1.2.1方案比较与论证（1）数字电位器模块X9312为8位数字电位器, 该电位器内部包含了99个电阻单元阵列，其模拟开关由7位二进制数字信号来控制,利用脉冲可调节其电阻值，但其阻值的的变化不是线性变化，而是以一定的步进值变化，若其突然掉电，其值将被保存在内部的寄存器中，最为重要的是电流可以双向流过其内部电阻阵列。
（2）单片机控制模块采用PIC16F877A单片机作为系统控制器。
PIC系列单片机指令系统设计精炼，且具有性能完善、功能强大、开发应用方便以及人机界面友好等突出优点，系统具有更高的性价比。
因此选用它。
（3）放大器模块LF353为两运算放大器,他具有低功耗高速等特点，它的工作电压为—18V～+18V，最主要的特点是它的带宽增益可达4MHz，基于以上的优点LF353可满足设计要求，因此选用它。
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
• （3）内部结构：MAX262内部使用了两个串联的积分器和一个运算放大器， 一个独立的放大器，模式选择寄存器，中心频率寄存器，增益寄存器和开关 电容网络。 • （4）工作原理：两位数据值在四位地址位的控制下，在WR的下降沿经逻辑 接口给滤波器A、B的中心频率、品质因数Q及工作模式控制字分别赋予不同 的值，从而实现各种功能的滤波。 • （5）MAX262的应用非常广，可以应用在带通中，而且也适合低通、高通、 全通的滤波中（我们利用的就是带通）
X 1 X 2 1 Y1 2 7 8 +5 C 21 103 C 22 U 2 103
WDT SO
+5V
C 23 30pF R 10K 24 10K C 24 4.7uF 7
B
XTA L
G ND G ND HF C 4052B EY
Y2 8 7 6 5 1 2 R ET S
CLKR
Y3 2
Y 4 2
A
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RT S P3.0(R D) X P3.1(TX D) P3.2(INT0) P3.3(INT1) P3.4(T0) P3.5(T1) P3.6(W ) R P3.7(R ) D X TAL2 X TAL1 G ND A 51 T89S
各位评委老师
上午好
程控滤波器
（带通） 组员： 指导教师：
• 引言
• 滤波就是将多种频率的信号经过处理得到想要的单频率的信号，即将有用信 号中的杂波信号滤除，或者是将多种信号中的一种频率滤除。 • 滤波器在电子领域中占有很重要的地位，在其他领域中也相当重要，因此它 的应用范围很广，在信号处理，抗干扰处理，电力系统，抗混叠处理等等领 域中应用很广。其中以有源滤波器是最常用的，但是其设计和调试也比较麻 烦，虽然现在也有相应的设计软件，但是由于其分立的原因抗干扰能力较弱。 而采用MAX262可以很轻松的实现多种滤波 .
FC Series 30单相电源滤波器用于频率转换器说明书
FC SeriesFC SeriesSingle Phase Power Line Filter for Frequency ConvertersMaximum leakage current each Line to Ground:B suffix no suffix@ 120 VAC 60 Hz: 3.9 mA 3.8 mA @250 VAC 50 Hz:7.0 mA 6.7 mA Hipot rating (one minute):Line to Ground:2250 VDC Line to Line:1450 VDC Rated Voltage (max):250 VAC Operating Frequency:50/60 Hz Rated Current:6to 50AOperating Ambient Temperature Range (at rated current I r ):-10°C to +40°CIn an ambient temperature (T a ) higher than +40°C the maximum operating current (I o ) is calculated asfollows: I o = I r √(85-T a)/45• Designed for frequency inverters and variable speed motor drives• Suitable for electronically noisy environments • Protects programmable logic controllers from RF noise on the AC power line • Side flanges for easy mounting• T ouch safe terminals provide easy connections and prevent inadvertent contact for safety in the most demanding applicationsOrdering Information36 FC 10 BSuffixB – Single stage Omit for dual stageInput / Output Style10 – DIN type terminal block FC SeriesCurrent Rating6, 12, 16, 25, 36 or 50ASpecificationsElectrical SchematicsUL RecognizedAvailable Part NumbersFC10FC10BNote 1:25, 36, 50A only Note 2:50A onlyFC SeriesSingle Phase Filter for Frequency Converters (continued)RFI Power Line Filters1Case StylesFC10 / FC10B(6, 12, 16A)may be on either flange.Typical Dimensions:Line/Load Terminals (4): DIN type accepts 10AWG solid / 12AWG stranded Ground Terminals (2): 8-32 screw terminals Mounting Holes (4):.203 x .156 [5.16 x 3.96]FC10 / FC10B(25, 36, 50A )Typical Dimensions:Line/Load Terminals (4): DIN type accepts 8AWG solid / 10AWG stranded Ground Terminals (2): 8-32 screw terminals Mounting Slots (4):.260 [6.6] wide6FC104.60 3.10 1.78 2.677 3.70 2.0116.878.745.2167.894.050.812FC10/10B 16FC10/10B 5.47 3.96 2.18 3.50 4.532.0139.0100.655.488.9114.8 5.0825, 36, 50FC10/10B 6.90 5.48 2.55 4.90 5.94 2.756175.3139.264.77124.5150.970.0Case Dimensions32FC SeriesSingle Phase Filter for Frequency Converters (continued)Dimensions are in inches and millimeters unless otherwise specified. Values in italicsare metric equivalents. Dimensions are shown for reference purposes only.For email, phone or live chat, please go to/help Performance DataTypical Insertion LossMinimum Insertion LossFrequency – MHzPart No..01.03.05.1.51510306FC109192637656550403512FC105172537656565603516FC104152236656570703525FC102142236757570704836, 50FC10-61427687570705012, 16FC10B16283750817663553825FC10B14253649918871644636FC10B11253750818773664950FC10B112436498175625437Common Mode / Asymmetrical (Line to Ground)Differential Mode / Symmetrical (Line to Line)Common Mode / Asymmetrical (L-G)Differential Mode / Symmetrical (L-L) Measured in closed 50 Ohm systemFrequency – MHzPart No..01.03.05.1.51510306FC1010103560757560504512FC1014143051757575704516FC1014142955757575704525FC1014141742757570705036, 50FC1014141742757570705012, 16FC10B30324664918677786525FC10B24243146928786755536FC10B27332741898882745550FC10B303248649187827967。
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
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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2007程控滤波器30程控滤波器摘要：本系统以单片机和FPGA为控制核心，设计并制作了基于开关电容滤波器的程控滤波器。
该滤波器具有高通、低通和带通功能，截止频率在1KHz～30KHz 范围内步进可调。
前级放大器采用可控增益放大器实现了增益变化范围为-13dB～67dB，开关电容滤波器芯片实现了截止频率数字可调，采用无源LC网络实现了四阶椭圆低通滤波器，利用高速D/A和有效值检波电路实现了幅频特性测试仪。
此外，系统还扩展了相频特性测试功能。
关键字：开关电容滤波器可控增益放大器幅频特性测试一、方案比较与论证1、题目要求本系统要求设计并制作一个程控滤波器。
综合分析，本系统的设计可以细分为以下几个部分：放大器模块、滤波器模块、幅频特性测试模块、人机交互模块。
2、方案比较（1）放大器模块方案一：采用仪表放大器实现。
单片仪表放大器（如AD620）增益可以在1～1000倍之间可调。
通过改变仪表放大器的反馈电阻，从而改变放大器的增益。
但是其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D/A衰减器实现。
利用可编程放大器的思想，先将输入的交流信号放大1000倍，再将其作为D/A的基准电压，这时的D/A作为一个程控衰减器。
但是用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：采用可控增益放大器实现。
可控增益放大器（如AD605）内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯型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；而这个参考电压可通过单片机进行运算并控制D/A芯片输出控制电压得到，从而实现较精确的数控。
AD605的通频带为40MHz，由两级AD605级联，其增益动态调节范围可达96dB。
综上所述：采用可控增益放大器，增益连续可调，电路简单，通频带完全满足题目要求。
所以我们采用方案三。
（2）滤波器模块本系统要求设计并制作截止频率可调的低通和高通滤波器以及一个四阶椭圆低通滤波器。
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：采用有源RC滤波器。
利用运算放大器和电阻、电容等分立元件构造低通和高通滤波器，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，借此改变滤波器的截止频率。
该方案简单易行，但是为了达到系统的基本要求，必须设计20多套参数来进行切换，硬件复杂，可操作性不强。
方案三：采用无源LC滤波器。
利用电感和电容可以搭建各种类型的滤波器。
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。
但是如果要截止频率可调，只有改变电感电容参数，硬件会非常复杂。
方案四：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«Skip Record If...»。
式中C为开关电容组的电容，«Skip Record If...»为该滤波的时钟频率。
当用外部时钟改变«Skip Record If...»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。
此方案操作比较简单，而且目前市场上有集成的开关电容滤波器芯片（如MAX263,MAX297等），使用这些集成芯片，可以很大程度上节约设计时间，提高系统精度。
综上所述：我们决定采用方案四，利用集成芯片MAX297实现基本要求中的低通滤波器，利用MAX263实现高通滤波器。
采用方案三，利用无源LC滤波器技术来实现四阶椭圆低通滤波器。
3、系统总体设计方案与实现框图本系统采用可控增益放大器AD605作为放大器模块的核心，在输入信号进入AD605之前，先经一级前级放大。
然后在AD605之后再接后级放大，实现－13dB～67dB之间的增益调节。
采用开关电容滤波器MAX297和MAX263实现截止频率在1KHz～50KHz范围内可调的低通和高通滤波器，采用无源LC滤波器的方法实现四阶椭圆低通滤波器，采用有源RC滤波器实现带通滤波器，放大器输出的信号通过滤波器后加在1KΩ的负载上，各滤波器的输出切换用继电器来实现。
本系统采用DAC904实现扫频信号输出，扫频信号通过滤波器后再经有效值检波（AD637）电路和测相电路后实现幅频特性和相频特性的测量。
系统总体实现框图如图1所示,DAC904电路、带通滤波器、有效值检波电路、测相电路见附录—1图5—图8所示。
«Skip Record If...»图1 系统总体实现框图二、理论分析与电路设计1、放大器部分我们以可控增益放大器AD605为核心来实现系统前级放大器。
根据题目要求，放大器输入正弦信号幅值为10mV，基本部分要求电压增益为40dB，发挥部分要求电压增益为60dB，所以放大器输出电压最大幅值为10V。
而AD605输出电压幅值一般在1.5V以下，并且AD605处于衰减工作状态时比较稳定，所以我们在信号进入AD605之前，先进行一级前级放大，放大增益为15dB，然后将两级AD605级联，将其增益设置在-28dB～32dB的变化区间。
这样前面两级电路输出电压的调整范围为－13dB～47dB。
在AD605之后，我们再通过继电器切换三级放大电路，放大增益分别为0dB，10dB，20dB。
这样系统前级放大器的增益在－13dB～67dB之间能以10dB步进可调。
放大器增益范围在－13dB～47dB之间时，用16位串口D/A MAX542输出电压控制AD605的增益控制端，其增益步进可以达到0.1dB。
其具体电路原理图见附录—1图9所示。
2、滤波器部分（1）低通滤波器我们利用MAX297来实现基本要求中的低通滤波器。
这种开关电容滤波器是由带有求和和换算功能的开关电容积分器对一梯形无源滤波器网络进行模拟构成的。
该器件时钟频率与通带之比为50:1，改变其时钟频率，其通频带可从0.1Hz 变化到50kHz，完全满足题目的设计要求。
使用MAX297时，当信号频率和采样频率同频，且相位合适时，开关电容组在电容上各次采到相同的幅度为信号幅值的信号，相当于输入信号为直流的情况。
因此在采样电容上产生一个直流信号，使滤波器输出一个直流电平。
同理，当信号频率为采样频率的整数倍时，也会出现相同的现象。
要去除这种现象，须限制输入信号的范围，使之小于开关电容滤波器的采样频率（时钟频率）。
所以在使用MAX297时，在其前面，要增加模拟低通滤波器，把采样频率及其以上的高频信号有效地排除。
在其后面，也要增加低通滤波器，滤去信号的高频分量，使波形更加平滑。
MAX297的完整电路原理图见附录—1图10所示。
（2）高通滤波器部分我们利用开关电容滤波器芯片MAX263来实现基本要求中的高通滤波器。
该芯片的内部结构原理与MAX297相似，但它的中心频率«Skip Record If...»与Q值是对外置引脚进行编程来控制的。
我们将MAX263的Q值设置为0.790，«Skip Record If...»比值设置为185.35。
然后通过改变外部时钟«Skip Record If...»来控制高通滤波器的3dB截止频率«Skip Record If...»。
其具体电路原理图见附录—1图11所示。
（3）椭圆低通滤波器部分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。
从《电子滤波器设计手册》上查表得四阶椭圆无源滤波器在«Skip Record If...»，«Skip Record If...»时，相应的归一化参数如下：«Skip Record If...»取无源滤波器的端间匹配阻抗为«Skip Record If...»，截止频率«Skip Record If...»代入公式«Skip Record If...» «Skip Record If...»其中«Skip Record If...»表示归一化的电容值、电感值；«Skip Record If...»表示以«Skip Record If...»处为通带3dB衰减的低通滤波电路中所对应的电容值、电感值。
经计算结果如下：«Skip Record If...»将上述值转换成标称值后，得到的电路原理图如图2所示：图2 四阶椭圆低通滤波器电路原理图图3 在Multisim中的仿真波形图3是其在Multisim中的仿真波形。
从仿真波形上看，该滤波器的通带波动宽度«Skip Record If...»，截止频率为50.65KHz，在200K处衰减56.45dB，满足题目要求。
三、系统软件的设计系统软件的设计主要有三个部分：（1）设置放大器的增益，控制高低通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和相位信息。
（3）人机交互。
系统软件流程图如图4所示：«Skip Record If...»图4 系统软件流程图四、系统测试与分析1、测试使用仪器及型号直流稳压稳流电源：型号SG1733SB3A60M数字存储示波器：型号TEKTRONIX TDS1002低频数字信号源：型号IWATSU SG-4105数字合成高频信号发生器：型号SP1461万用表：型号FLUKE 17B低频毫伏表：型号 XJ21822、测试方法与测试数据（1）放大器测试测试方法：放大器输入端输入峰值为10mV的正弦信号，将放大器增益设置为40dB，从100Hz开始增大输入信号的频率，用示波器测试放大器的通频带。
然后将输入信号的频率固定为10KHz，预置放大器增益，用低频毫伏表测试其实际增益，计算增益误差，并检验增益步进。
测试结果：放大器的通频带为：21Hz～146KHz。
（2）滤波器测试测试方法：将放大器增益设置为40dB，滤波器设置为低通滤波器，预置滤波器的截止频率，用低频毫伏表和示波器测试其实际截止频率，计算相对误差，并检测截止频率步进和«Skip Record If...»处的电压总增益。