程控滤波器的实现方法和滤波方桉设计

### 程控滤波器的实现方法与滤波方案设计 #### 一、引言 随着电子技术的发展，程控滤波器作为一种能够通过软件调整滤波特性的电子设备，在信号处理领域得到了广泛的应用。程控滤波器能够根据实际需求动态调整滤波特性，如增益、截止频率等，这使得它在多种应用环境中都能发挥重要作用。本文将基于鲁东大学学报(自然科学版)发表的一篇关于程控滤波器的文章，详细介绍程控滤波器的实现方法及其滤波方案设计。 #### 二、程控滤波器的实现方法 程控滤波器的实现方法可以分为两大类：一类是基于数字信号处理的方法；另一类则是利用模拟电路实现的方案。 ##### 1. 数字信号处理方法 - **原理**：首先将输入的模拟信号通过模数转换器（A/D）转换成数字信号，再通过高速的数字信号处理器（DSP）进行数字滤波处理，最后通过数模转换器（D/A）将处理后的数字信号转换回模拟信号输出。 - **优势**：灵活性高，可以通过软件轻松调整滤波器的参数。 - **劣势**：成本较高，需要使用高速的DSP芯片，并且要求A/D和D/A转换器的速度足够快，以便处理高频信号，这增加了系统的复杂性和成本。 - **适用场景**：适用于处理复杂度高、频率范围广的信号。 ##### 2. 模拟电路实现方案 - **原理**：使用专用的集成滤波芯片配合单片机实现对滤波参数的控制。 - **优势**：成本较低，实现相对简单，适合处理较低频率的信号。 - **劣势**：灵活性不如数字信号处理方法，对于更高频率的信号处理能力有限。 - **适用场景**：适用于成本敏感、处理信号频率不高的应用场景。 #### 三、滤波方案设计 在具体设计过程中，根据题目要求设计了一个基于51单片机和LMF100滤波芯片的程控滤波器。 ##### 1. LMF100滤波芯片 - **特点**：CMOS双二阶通用开关电容有源滤波器，仅需外接时钟和2-4个电阻即可构成各种类型的滤波器。 - **工作模式**：通过设定芯片的工作模式，改变时钟频率即可改变滤波器的截止频率。 - **时钟频率与截止频率的关系**：LMF100滤波器时钟频率fclk与工作中心频率f0的比值有两种方式，分别为50:1和100:1，可通过芯片的12脚接高低电平来选择，也可以通过外接电阻来调节。 - **时钟产生电路**：采用集成的DDS(直接数字频率合成)芯片模块产生所需的正弦波和方波时钟信号，以满足LMF100滤波器的工作需求。 ##### 2. 系统组成 - **控制核心**：采用增强型51单片机作为控制核心，负责滤波参数的设置和调整。 - **滤波器电路**：利用LMF100滤波芯片构建滤波器电路，通过单片机输出的时钟信号控制滤波器的工作状态。 - **软件实现**：利用Matlab软件进行相关的滤波函数推导和运算，确保滤波器性能满足设计要求。 #### 四、结论 通过对程控滤波器的实现方法和滤波方案设计的深入分析，我们发现基于51单片机和LMF100滤波芯片的设计方案不仅成本低廉、易于实现，而且能够很好地满足题目中提出的滤波器功能要求。这种设计方案尤其适用于那些需要成本控制同时又具有一定灵活性的应用场景。通过合理选择滤波器类型和参数设置，可以在实际应用中获得良好的滤波效果。