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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

Abstract:Thissystemisbasedontheprincipleofswitched-capacitorfiltertofilterintegratedchipMAX263atthecore,therealizationofaprogram-controlledfilter.Pre-amplifiercanbeset60dBofgainadjustmentofthestepper10dB,thegainerrorbelow5percent.Filterscanbesettolow-passorhigh-modecutofffrequencyinthe1k~20kHzwithadjustablefrequencystepminimumof500Hz,error10%within.Onitsownparttoplayinthedesignofa50kHzfourth-orderellipticlowpassfilter,bandupsanddowns0.5dB.Theentiresystemissimple,testresultswereverygood.

Keywords:?Switched-capacitorfilter；EllipticLow-PassFilter；program-controlledfilter

一、方案论证与选择

1．题目任务要求及相关指标的分析

(1)题目任务要求

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

=1\*GB3①基本要求

a.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。

b.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=1kW。

c.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=1kW。

d.电压增益与截止频率的误差均不大于10%。

e.有设置参数显示功能。

=2\*GB3②发挥部分

a.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%。

b.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%。

c.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。

d.其他。

(2)相关分析

本题要求实现峰峰值为20mV的小信号程控放大；后级滤波器高通或低通类型可以选择；-3dB截止频率可以程控，并实现1KHz步进；以及帶阻范围内衰减幅度要低于指定值。其难点在于小信号放大至60dB；程控滤波的制作达到步进、截止频率和带外增益的三项指标。这里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\*GB3①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：

前级固定增益放大增益调节1

前级固定

增益放大

增益

调节1

增益

调节2

输入信号

信号输出

=