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程控滤波器的发展趋势 一、总体方案设计 1.1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60dB，增益步进为10dB，电压增益误差小于5%，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。该方案硬件实现简单，增益控制准确。但是控制相对复杂且涉及的元器件较多，不利于系统的快速实现。 方案二：使用可变增益放大器AD603的压控增益接法。AD603是一种低噪声，宽带（最大90M增益带宽积）可变增益运放。根据文档中给出的增益公式 ，直接就可得到增益的连续控制，且结果为对数值。可以方便的实现0db到60dB的增益范围。 综合以上分析，我们认为方案二的可操作性最佳，而且方案二经过运放调整后可轻松的实现题目峰峰值要求，故选方案二。 1.2程控滤波器方案 题目要求滤波器可设置为低通和高通滤波器，-3dB的截至频率为1K～20KHz，频率步进为1KHz，并且2 处系统的总增益不大于30dB。我们考虑的方案有以下几种： 方案一：使用现成的滤波器芯片，如Maxim公司的开关电容滤波器芯片MAX262，可以实现低通、高通、和带通滤波器，中心频率范围可以从DC到140KHz，能很好的实现题目的要求。 方案二：采用状态可调滤波器，用3个运放和电阻电容来组成，电路比较简单，而且可以实现LPF、BPF、HPF三种输出。可以使用先确定决定Q值的电阻和决定中心频率的电容，通过不同的电阻来切换中心频率，以达到截至频率为1K～20KHz，频率步进为1KHz。 方案三：采用状态可调滤波器来实现，利用DA的内部R－2R电阻网络，通过数字量的控制实现电阻的变化，来改变滤波器的中心频率，以实现题目的要求。 比较后觉得方案一比较好，但由于没有买到开关电容滤波器的芯片，所以放弃该方案，而采用方案三，通过数字量控制DAC0832内部电阻网络来实现中心频率的改变，方案可操作性较强，且易于达到要求。 1.3 四阶椭圆滤波器 四阶椭圆滤波器的方案为： 方案一：利用状态可调变量滤波器的LP、BP、HP输出，将三个按一定的比例叠加起来就可以得到一个二阶椭圆低通滤波器，再把两个二阶节串联起来就可以实现4阶椭圆低通滤波器. 方案二：利用运放借助现有的Filter解决软件，直接借助软件给出的电路，做适当的调整就可以实现4阶低通椭圆滤波器。 比较两个方案，方案一可以很好的实现题目要求，但调试起来比较麻烦，技术要求较高，方案二电路形式简单易行，可快速制作，故采用方案二。 1.4幅频特性测试仪 题目要求我们制作幅频特性测试仪，扫频范围为100Hz～200KHz，频率步进为10KHz，扫频方案我们采用DDS芯片，可以很好的实现线性扫频。关于检波方案主要有两种： 方案一：先检波后放大的方案，检波放大的方案一般采用峰值检测的方法，检波输出后使用步进分压器，再使用直流放大器放大信号进行测量。但需注意检波二极管的参数会影响最小信号的分辨能力。 方案二：先放大后检波的方案。放大检波的方案一般采用均值检测的方法，输入信号先进入步进分压器，经放大后送入均值检波器。但需注意放大器的带宽会影响测量的信号的频率范围。 我们要测试的频率范围100Hz～200KHz，对放大器增益带宽积的要求不是很高，故我们采用放大检波的方案。 二、系统的设计： 整个系统分为两个部分，程控滤波器模块和幅频特性曲线测试模块，系统模块的框图如下所示：（图省） 2.1 程控放大器的实现 根据题目要求，输入峰峰值为20mV时，程控放大器的动态范围要做到60dB，要求输出峰峰值从2mV到20V。本设计采用AD603的连续模式（最佳信噪比）实现。该方案是把两个AD603的增益曲线组合从而实现动态范围的扩大。如下图所示，组合后的增益范围约是-20dB到60dB，可以满足题目动态范围的要求。 由于AD603的供电电压较低，输出电压幅度范围的要求则可以使用较高电压供电的运放，在AD603的放大基础上调整实现。 2.4幅频特性曲线测试仪的实现 幅频特性曲线的测试时的扫频采用MSP430F1611单片机控制DDS来实现，检波使用AD637做有效值检波 ，采用ADS8505作为单片机外设对AD637的输出采样,单片机的最小系统使用了红外遥控器键盘和32