程控濾波器的設(shè)計(jì)
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當(dāng)用外部時(shí)鐘改變fc時(shí)，等效電阻R改變，從而可改變?yōu)V波器的時(shí)間常數(shù)，也改變?yōu)V波特性。
開(kāi)關(guān)電容濾波器可直接處理模擬信號(hào)，而不必像數(shù)字濾波器需要A／D、D／A轉(zhuǎn)換，這樣簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)采用集成的開(kāi)關(guān)電容濾波器MAX297實(shí)現(xiàn)低通濾波，采用MAX263實(shí)現(xiàn)高通濾波。
利用電感和電容可搭建各種類型的濾波器該系統(tǒng)利用無(wú)源LC濾波器技術(shù)，參照濾波器設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)參數(shù)，比較容易地實(shí)現(xiàn)較理想的四階橢圓低通濾波器，采用有源RC濾波器實(shí)現(xiàn)帶通濾波器。
放大器輸出信號(hào)通過(guò)濾波器后加在1 kΩ的負(fù)載上，各濾波器的輸出切換由繼電器實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)以單片機(jī)和FPGA為控制核心，輔以DDS掃頻電路，經(jīng)有效值檢波電路，實(shí)現(xiàn)幅頻特性的測(cè)試與顯示。系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，工作可靠，用戶界面友好。本文引用地址：http://2s4d.com/article/188595.htm
3 理論分析與電路設(shè)計(jì)
3．1 放大器模塊
可變?cè)鲆娣糯笃鰽D603的控制電壓與增益呈線性關(guān)系，其增益為G(dB)=40×VG+G0。其中，VG為差分輸入電壓，VG范圍為-500～500 mV。G0是增益起點(diǎn)，接入不同反饋網(wǎng)絡(luò)時(shí)G0也不同。該系統(tǒng)采用AD603的通頻帶為30 MHz的典型接法，此時(shí)G0為20 dB，則增益為0～40 dB。AD603后由繼電器控制接入增益為20 dB的同相放大器，從而實(shí)現(xiàn)0～60 dB的增益范圍，電路如圖2所示。
采用16位串口D／A轉(zhuǎn)換器MAX542輸出電壓控制AD603的增益，其增益步進(jìn)可達(dá)到0．1 dB，最終設(shè)定系統(tǒng)的增益步進(jìn)為10 dB。
3．2 濾波器模塊
3．2．1 低通濾波器
系統(tǒng)采用開(kāi)關(guān)電容濾波器MAX297實(shí)現(xiàn)低通濾波器。 MAX297是8階開(kāi)關(guān)電容式低通橢圓濾波器，其滾降速度快，從通頻帶到阻帶的過(guò)渡帶很窄。它由帶有求和與換算功能的開(kāi)關(guān)電容積分器模擬梯形無(wú)源濾波器網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)成，其時(shí)鐘頻率與通頻帶之比為50:1，改變時(shí)鐘頻率，通頻帶在0．1 Hz～50 kHz范圍內(nèi)變化，增益在通頻帶內(nèi)存在的±0.1 dB的波動(dòng)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，尤其要注意MAX297的使用，當(dāng)信號(hào)頻率和采樣頻率同頻，且相位合適時(shí)，開(kāi)關(guān)電容組在電容上依次采集幅度相同的信號(hào)為幅值信號(hào)，相當(dāng)于輸入直流信號(hào)。因此采樣電容產(chǎn)生直流信號(hào)，使得濾波器輸出也直流電平。同理，當(dāng)信號(hào)頻率為采樣頻率的整數(shù)倍時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)相同現(xiàn)象。要除去這種現(xiàn)象，須限制輸入信號(hào)范圍，使之小于開(kāi)關(guān)電容濾波器的采樣頻率，即時(shí)鐘頻率。因此在使用MAX297時(shí)．應(yīng)在其前面增加模擬低通濾波器，有效濾除采樣頻率及其以上的高頻信號(hào)。而在其后面也應(yīng)增加低通濾波器，濾除信號(hào)的高頻分量，使波形更加平滑。具體實(shí)現(xiàn)電路如圖3所示。
3．2．2 高通濾波器
系統(tǒng)采用開(kāi)關(guān)電容濾波器MAX263實(shí)現(xiàn)高通濾波器。該器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)與MAX297相似，但其中心頻率f0與Q值由外置引腳編程設(shè)置。將MAX263的Q值設(shè)置為0．790,fclk/f0設(shè)置為185．35。通過(guò)改變外部時(shí)鐘fclk控制高通濾波器的3 dB截止頻率f0。
評(píng)論