程控濾波器的設(shè)計

1 引言
濾波器就是選頻電路，可允許一部分頻率的信號通過，而抑制另一部分頻率的信號，它在數(shù)據(jù)采集、信號處理和通信系統(tǒng)等領(lǐng)域具有重要作用。這里提出一種基于開關(guān)電容有源濾波器的程控濾波器，可自由選擇低通、高通和帶通模式，也可步進調(diào)節(jié)濾波器通帶截止頻率和放大器增益。該程控濾波器設(shè)計成本低、實現(xiàn)簡單，可廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號處理、通信、自動控制等領(lǐng)域。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案
該系統(tǒng)設(shè)計由可控增益放大器、程控濾波器、橢圓濾波器和幅頻特性測試儀4部分組成。圖1為其系統(tǒng)總體設(shè)計框圖。

圖1中，可控增益放大器部分是以AD603作為核心器件，實現(xiàn)0～60 dB之間的增益調(diào)節(jié)。AD603為低噪聲精密可變增益放大器，溫度穩(wěn)定性高，其內(nèi)部由R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)和固定增益放大器構(gòu)成，加在其梯形網(wǎng)絡(luò)輸入端的信號經(jīng)衰減后，由固定增益放大器輸出，衰減量由加在增益控制接口的參考電壓決定；其增益與控制電壓呈線性關(guān)系，通過單片機控制，而由D／A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生精確的參考電壓來控制增益，從而實現(xiàn)較精確的數(shù)控，同時可降低干擾和噪聲。程控濾波器部分采用開關(guān)電容濾波器實現(xiàn)。開關(guān)電容濾波器是由MOS開關(guān)、MOS電容和MOS運算放大器構(gòu)成的集成濾波器，其開關(guān)電容組在時鐘頻率的驅(qū)動下，可等效成1只與時鐘頻率有關(guān)的等效電阻R=1／2πCfc。其中C為開關(guān)電容組的電容,fc為濾波器時鐘頻率。