程控滤波器报告_程控滤波器

【程控滤波器】是一种在电子工程领域中广泛应用的技术，尤其在信号处理和通信系统中，它允许用户根据需求动态调整滤波器的参数，如截止频率、增益等。本报告详细介绍了基于51单片机和FPGA的程控滤波器系统设计，该系统包括程控放大电路、程控滤波电路以及简易幅频特性测试仪。 **一、程控放大器设计** 1. **数字电位器方案**：通过单片机改变负反馈电阻的阻值，实现放大倍数的调整。这种方法简单灵活，但精度较低。 2. **选择电路方案**：使用分立元件，通过单片机控制选通不同支路，以提高放大倍数的精度，但电路复杂度增加。由于本设计对精度有较高要求，选择了这一方案。 **二、程控滤波器设计** 1. **FIR数字滤波器**：虽然能解决模拟滤波器的漂移问题，但计算量大且技术难度较高，未被采用。 2. **有源RC滤波电路**：使用数字电位器调整电阻值，简单灵活，但精度不足。 3. **MAX262开关电容滤波器**：选用的CMOS双二阶通用开关电容有源滤波器，可通过微处理器精确控制，实现带通、低通、高通、陷波和全通等多种配置，无需外部器件，既简化了设计，又保证了精度。 **三、幅频特性电路设计** 传统方案使用AD转换和DA转换进行幅频检测，但精度不高。这里采用了LTC1966真有效值检测芯片，提供高精度的幅频检测结果，总误差小于0.25%，显著提高了测量的准确度。 **四、系统结构与单元模块** 1. **可控放大电路**：由电压跟随器、控制部分和通路选择（通过继电器）组成，实现0db到60db的放大倍数调节，选择ths4052作为集成运放以满足带宽和增益需求。 2. **可控滤波器电路**：采用MAX262，由FPGA分频产生时钟，单片机控制输入信号和数据，实现滤波参数的动态调整。 3. **四阶椭圆型低通滤波器**：通过椭圆型归一化设计方法，根据设定参数调整元件值，实现160kHz的截止频率。 **总结** 本系统实现了从1kHz到10kHz的可调截止频率，放大倍数可调且精度高，具有良好的幅频检测功能，整体表现出高度的稳定性和可靠性。该设计结合了51单片机的控制能力与FPGA的灵活性，以及专用集成电路如MAX262的高效滤波性能，为信号处理提供了灵活且精确的解决方案。