程控濾波器設(shè)計(jì)060303017曾國平

1、泉州師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）程控濾波器設(shè)計(jì)物理與信息工程學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)06級(jí)電信班學(xué)生姓名曾國平學(xué) 號(hào)060303017指導(dǎo)教師吳志偉職稱完成日期2010年05月1日教務(wù)處制程控濾波器設(shè)計(jì)物理與信息工程學(xué)院 電子與信息科學(xué)技術(shù)專業(yè)060303017曾國平指導(dǎo)老師吳志偉講師【摘要】以ad603芯片為核心進(jìn)行增益放大器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)輸出增益的動(dòng)態(tài)調(diào)整，動(dòng)態(tài)增益范圍在 0-60db.以max297等芯片為核心進(jìn)行程控濾波器的設(shè)計(jì)，通過時(shí)鐘頻率的動(dòng)態(tài)可調(diào)，實(shí)現(xiàn)截止頻率的動(dòng)態(tài) 可調(diào)系統(tǒng)性能滿足了設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能.【關(guān)鍵詞】ad603; max297; ths3091;濾波器目錄摘要20

2、引言41.電路設(shè)計(jì)4l1增益放大器41.1.1方案選擇41.1.2 ad603 簡介5121 ad603的主要技術(shù)性能和特點(diǎn)11151j.2.2 ad603的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理12151.2.3 ad603的引腳功能51.1.3 ad603放人電路6131 ad603部分電路原理圖61.1.3.2 opa642射級(jí)跟隨電路7ll.3.3 ths3091功率放人電路71.2程控濾波器的設(shè)計(jì)91.2.1低通濾波器91.2.2高通濾波器111.2.3橢圓低通濾波器112系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)113.硬件測(cè)試結(jié)果123.1增益放大器測(cè)試結(jié)果123.2低通濾波測(cè)試結(jié)果124結(jié)束語135致謝13參考文獻(xiàn)13英文摘要1

3、4附錄一增益放大器相關(guān)圖片151增益放大器原理圖152增益放人器pcb電路153增益放人器設(shè)計(jì)實(shí)物圖16附錄二 程控濾波器相關(guān)圖片161程控濾波器原理圖162程控濾波器pcb電路173程控濾波器實(shí)物圖180.引言濾波器就是選頻電路，可允許一部分頻率的信號(hào)通過，而抑制另一部分頻率的信號(hào)，它 在數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和通信系統(tǒng)等領(lǐng)域具有重耍作用。本文提出一種基于開關(guān)電容有源濾 波器的程控濾波器，可步進(jìn)調(diào)節(jié)濾波器通帶截止頻率和放人器增益。該程控濾波器設(shè)計(jì)成木 低、實(shí)現(xiàn)簡單，可廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理、通信、占動(dòng)控制等領(lǐng)域。1.電路設(shè)計(jì)木系統(tǒng)電路有可控增益放人器，程控濾波器，時(shí)鐘頻率電路，單片機(jī)最小系統(tǒng)等纟

4、fl成。 增益控制電路采用ad603芯片，結(jié)合ths3091來進(jìn)行設(shè)計(jì)與其他增益電路相比，該電路可設(shè) 計(jì)增益高，可達(dá)到增益動(dòng)態(tài)可調(diào)。ad603為低噪聲精密可變?cè)鲆娣糯笃鳎瑴囟确€(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(hào)經(jīng)衰減后, 市固定增益放人器輸出，衰減量市加在增益控制接口的參考電壓決定；具增益與控制電壓呈 線性關(guān)系，通過單片機(jī)控制，而lild/a轉(zhuǎn)換辭產(chǎn)牛粹確的參考電壓來控制增益，從而實(shí)現(xiàn) 較精確的數(shù)控，同時(shí)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(shí)現(xiàn)。開關(guān)電容濾波器是山m0s開關(guān)、m0s電容和 m0s運(yùn)算放人器構(gòu)成的集成濾波器，其開關(guān)

5、電容紐在時(shí)鐘頻率的驅(qū)動(dòng)卜s可等效成1只與時(shí) 鐘頻率有關(guān)的等效電阻r二1 / 2兀cfc。其中c為開關(guān)電容纟r的電容,fc為濾波器時(shí)鐘頻率當(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。 開關(guān)電容濾波器可肓接處理模擬信號(hào)，而不必像數(shù)字濾波器需要a/d、d/a轉(zhuǎn)換，這樣簡 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)利用無源lc濾波器技術(shù)，參照濾波器設(shè)計(jì)手 冊(cè)和關(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，釆用有源rc濾波器實(shí)現(xiàn)帶通 濾波器1

6、.1增益放大器1.1.1方案選擇方案一：采川較為傳統(tǒng)的方法，使川數(shù)字電位器和普通的運(yùn)放電路組成增益電路。該電 路通過控制電位器來改變放人器的反饋電阻來實(shí)現(xiàn)增益可變。這種方案實(shí)現(xiàn)較為簡單，但是 電位器精度冇限，很難實(shí)現(xiàn)增益的精確調(diào)控，而r信號(hào)通過點(diǎn)位器冇帶寬限制，這樣會(huì)影響 系統(tǒng)的同頻帶。方案二：用集成多路模擬開關(guān)改變電阻.用不同阻值的固定電阻,通過集成多路模擬開 關(guān)，將其分別接入運(yùn)放的輸入凹路，以此來達(dá)到改變輸入電阻的冃的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的放 人或衰減，即改變放人器的增益；還可以用數(shù)個(gè)運(yùn)放分別接成同相輸入深度負(fù)反饋放人器示 串聯(lián)成多級(jí)同相放人器，再用模擬開關(guān)控制各運(yùn)放單元反相輸入端外接電阻與公

7、共地端的 通、斷狀態(tài)，進(jìn)而控制放大器的增益。但是這種方式的主要缺點(diǎn)是模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻影響 放大器的增益，影響信號(hào)的傳輸椿度。方案三：采川集成可變?cè)鲆娣糯笃鱝d603o ad603低噪聲，通過單片機(jī)叮實(shí)現(xiàn)精密控制, 溫度穩(wěn)定性高，最人增益謀差為0. 5dbo所以本設(shè)計(jì)采用方案三來設(shè)計(jì)增益控制電路。1.1.2 ad603 簡介1.1. 2.1 ad603的主要技術(shù)性能和特點(diǎn)111ad603是90mhz低噪聲可編程的放大芯片，采用線性db的增益控制，增益范圍在 -ll-31db或9-5ldb,增益精度為土0. 5dbo電源電壓vs : ±7. 5v ;輸入信號(hào)幅度：+ 2v ; 功耗:4

8、00mw ;工作溫度范圍：ad603a : - 40 °c85 °c;ad603s : - 55 °c+ 125 °c; 存儲(chǔ)溫度：- 65 °c + 150 °c1.1. 2. 2 ad603的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理ad603的簡化原理框圖如圖1所示，它由無源輸入衰減器、增益控制界面和固定增益 放人器三部分組成。圖屮加在梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端（v tnp）的信號(hào)經(jīng)衰減后，由固定增益放人器 輸出，衰減量是山加在增益控制接口的電壓決定。增益的調(diào)整與其自身電壓值無關(guān)，而僅與 其差值vg有關(guān)，由于控制電壓gpos/ gneg端的輸入電阻高達(dá)50mq，因而輸

9、入電流很小, 致使片內(nèi)控制電路對(duì)提供增益控制電壓的外電路影響減小。以上特點(diǎn)很適合構(gòu)成程控增益放 大器。圖2小的“滑動(dòng)臂”從左到右是可以連續(xù)移動(dòng)的。當(dāng)vout和fdb k兩管腳的連接不同吋，其放大器的增益范圍也不一樣。當(dāng)腳5和腳 7短接時(shí)，ad603的增益為40vg + 10 ,這時(shí)的增益范圍在- 10+ 30db。當(dāng)腳5和腳7 斷開時(shí),其增益為40vg + 30，這時(shí)的增益范圍為1050db o如果在5腳和7腳接上電阻, 其增益范圍將處于上述兩者之間。ad603的增益控制接口的輸入阻抗很高，在多通道或級(jí)聯(lián)應(yīng)用中，一個(gè)控制電壓可以 驅(qū)動(dòng)多個(gè)運(yùn)放；同吋，其增益控制接口還具有差分輸入能力，設(shè)計(jì)吋可根

10、據(jù)信號(hào)電平和極 性選擇合適的控制方案。理益控制界面固定增益 -放大夥vlnpcommr2r梯型網(wǎng)絡(luò)odb -6. 02db 一 12. 04db -24 08db -36.12db(l 丄 ri 丄 ri 1 li /4 l"i 丄 li a livpos vhec gpos gneg!拿標(biāo)稱值uhs.9圖1ad603原理圖1.1.2.3 ad603的引腳功能1腳：gpos增益控制輸入“高”電壓端（正電壓控制）2腳：geng增益控制輸入“低”電壓端（負(fù)電壓控制）3腳：vinp運(yùn)放輸入4腳：comm運(yùn)放公共端5腳：fdbk反饋端6腳：vneg負(fù)電源輸入7腳：vout運(yùn)放輸出8腳：vpo

11、s正電源輸入1.1.3 ad603放大電路由于設(shè)計(jì)要將lomv的電壓放大到10v,所以一級(jí)ad603達(dá)不到增益要求。本設(shè)計(jì)釆用 二級(jí)ad603串聯(lián)的接法，這樣增益可達(dá)到60db.考慮到ad603輸出電壓冇效值小于2v,所以 在ad603末級(jí)耍加個(gè)電壓放大，同時(shí)提高帶負(fù)載能力。本設(shè)計(jì)采用ths3091組成功率放大電路進(jìn)行末級(jí)電壓放大.ths3061是一種電流型反饋 運(yùn)放，可以做5倍的功率放大。采用±13電壓供電，帶寬不小于300mhz，其最大輸出電流 為200ma,若采用一級(jí)的ths3091最人電壓峰峰達(dá)不到10v,所以本設(shè)計(jì)釆用兩片ths3091 進(jìn)行并聯(lián)，這樣可以很好的達(dá)到設(shè)計(jì)要求

12、。同時(shí)在ad603之前加一級(jí)射級(jí)跟隨，以保證ad603對(duì)輸入阻抗的要求，這級(jí)射級(jí)跟隨采 用 opa642.1. 1. 3.1 ad603部分電路原理圖ad603電路設(shè)計(jì)如圖2所示.j3輸入的是來自opa642射級(jí)跟隨的信號(hào).通過對(duì)1腳2 腳增益控制口電壓的調(diào)整的可以實(shí)現(xiàn)ad603的增益調(diào)整，電路中采用電位器實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的調(diào) 控。在3腳和4腳間加一電阻.8腳接+5v電源，6腳接-5v電源，采用雙電源供電，電源的 濾波不能缺少。實(shí)驗(yàn)屮在5腳和7腳間接了電位器，通過調(diào)節(jié)電位器可以使5腳和7腳處于 短路或者接電阻的狀態(tài)，由前面對(duì)ad603的介紹可知，ad603的輸出增益町以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可調(diào), 并一冃調(diào)節(jié)范圍

13、大.7腳為ad603信號(hào)輸出.ad603的1腳的電壓調(diào)控釆川單片機(jī)和da7512來進(jìn)行控制，通過按鍵設(shè)計(jì)步進(jìn)，實(shí)現(xiàn) 電壓增益的調(diào)控。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖3所示。1lrp丄，一u1j84.con2nvj7i r1gpos gnegvpos vout vneg fdbk8127o361 仇11 rziin4comm5j1n?j3con2ad603rr>ur -圖2 ad603部分電路l-lssi o口7 ib餐is氓4開iiit,iiij6vxccj1 ii tluuc ftlfatlfah-、k iv1卩>vnd4%r>% 3ivii1-一況弋一4hir-4： j：tprhh

14、aat于ej、人t=111*jhljjj mm wr lolxj* -l in pm2j4> vh vir r41r-<e* vapl st pl17pl.2pi.3 pl j pi $pi .6pl、athmsxrstvtl)n okwp.ll tkj)-'p 3 4*70p h il m o tkktal.l gad*小圖3單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖采用d/a轉(zhuǎn)換器dac7512是只有6個(gè)引腳貼片，輸出直接是所需電壓，電路連接簡單, 占的空間非常小，dac7512是12位串行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸入有212=4096個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài)， 輸出為4096個(gè)電壓2，精度非常高，時(shí)序也很簡單

15、，應(yīng)用起來方便。da7512原理圖如 圖4所示。1.1.3.2 opa642射級(jí)跟隨電路射級(jí)電路如圖5所示8腳接+5v電源，4腳接-5v電源，采用雙電源供電，同樣要做好 濾波，4腳和8腳分別加穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓。測(cè)試結(jié)果，射級(jí)跟隨器輸出端出來的信號(hào)和輸入 的信號(hào)是幾乎一樣的，沒有出現(xiàn)衰減.1. 1.3.3 ths3091功率放大電路功率放人電路如圖6所示.ad603出來的信號(hào)經(jīng)過rc低通濾波器后進(jìn)入ths3091的正向3腳。通過調(diào)節(jié)ths30912腳和6腳間的電阻可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整。輸出端接50歐姆電阻，每片ths3091為其提供一半的電流。測(cè)試結(jié)果較好的實(shí)現(xiàn)了題目的耍求，功率放大了 將近5倍

16、，電壓放大了 10倍。j16j17j181vout/sync6125123volt3vdddin4dac7512con：121 qttf1 fl/ijt1 u u r11 unt+5vrl ；4'ij圖4da7512原理圖。111c13j12ll1kllf104+.jl24k*cllj21nct tt+vs2+vs1 out82714卜 -r03ni-in6i尸r9 4 it45in1351opa642c12r4卜4lkj:1ul jl 1el1t04rv1圖5 opa642射級(jí)跟隨電路1:2v寸u218/a2ir-1144i6afinl11l-532ji 35op07con211a1

17、-r1j23kx>8l-conz+ 12v12$11+ 12v11m*tj19u7311296+ls2r31»i < <1con2-j8/r7a(flz51op07iij：zon23ul5.6k圖6 ths3091功率放大電路1.2程控濾波器的設(shè)計(jì)1.2.1低通濾波器1.2. 1. 1方案選擇低通濾波器的設(shè)計(jì)有很多種，本設(shè)計(jì)采用的是max297開關(guān)電容濾波器芯片來進(jìn)行低通 濾波器的設(shè)計(jì)，該芯片具有較好的濾波效果，頻帶寬，出來信號(hào)波形好。下面對(duì)各種濾波方 案進(jìn)行分析。方案一：傳統(tǒng)的rc低通濾波器。該電路的設(shè)計(jì)比較簡單，分有源rc電路和無源的rc 電路。有源的rc電路效

18、果相對(duì)要好于無源的rc電路，而且也比較好調(diào)節(jié)截止頻率。但是電 路一旦確定后截止頻率較難實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可調(diào)。方案二：lc低通濾波器。lc低通濾波器的設(shè)計(jì)和rc電路一樣0也是較為簡單。lc濾 波器設(shè)計(jì)遵循最少電感，多用電容，這樣可以保證高q值。但是很難實(shí)現(xiàn)截止頻率的動(dòng)態(tài)調(diào) 整。方案三：釆用adc電路對(duì)輸入信號(hào)采樣，采樣結(jié)果存到fpga內(nèi)部進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理， 設(shè)計(jì)濾波器的參數(shù)，從而改變?yōu)V波器的截止頻率，處理后的數(shù)據(jù)通過dac變換為模擬信號(hào)輸 出。此方案濾波過程數(shù)據(jù)化，靈活性高，性能優(yōu)異，但硬件設(shè)計(jì)工作量大，軟件實(shí)現(xiàn)也較為 困難。方案四：采用集成的開關(guān)電容濾波器芯片。開關(guān)電容濾波器是由mos開關(guān)、mos電容

19、 和mos運(yùn)算放人器構(gòu)成的一種人規(guī)模集成電路濾波器。特點(diǎn)：時(shí)鐘頻率一定時(shí)，開關(guān)電容濾 波器的特性僅僅取決于電容的比值，因此 電容的比值楮度可達(dá)±0.01%,并且貝-良好的溫 度穩(wěn)定性；電路結(jié)構(gòu)確定后，開關(guān)電容濾波器的特性僅僅與時(shí)鐘頻率有關(guān)，改變時(shí)鐘頻率就 可以改變其濾波器特性。由以上的方案對(duì)比可以看出方案四比較可行，所以本設(shè)計(jì)采用方案四進(jìn)行濾波器的設(shè) 讓，使用芯片max297進(jìn)行低通濾波器的設(shè)計(jì)。1.2. 1.2 max297 簡介max297是8階開關(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渡帶很窄。它由帶冇求和與換算功能的開關(guān)電容積分器模擬梯形無源濾波器網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)成，

20、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槪50 kh刁范圍內(nèi)變化，增益 在通頻帶內(nèi)存在的土0. 1 db的波動(dòng)o max297 一般釆用±5v雙電源供電,有8腳和16腳的, 本實(shí)驗(yàn)采用的是8腳雙列直插，meix297的引腳如圖7所示。各個(gè)引腳功能如下：1腳：elk時(shí)鐘頻率輸入2腳：v-負(fù)電源輸入3 腳：op out4 腳：op in5腳：in信號(hào)輸入端6腳：v+正電源輸入7腳：gnd地端max294max297d tinv+gnou8腳：out信號(hào)輸出端cl.kv-0p0u1op in-圖7 max297引腳圖:1.2. 1.3 max297 電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)

21、，尤其要注意max297的使用，當(dāng)信號(hào)頻率和時(shí)鐘頻率同頻，且札i位合適時(shí)，開 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)頻率為釆樣頻率的整數(shù)倍吋, 也會(huì)出現(xiàn)相同現(xiàn)彖。要除去這種現(xiàn)彖，須限制輸入信號(hào)范圍，使z小于開關(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)在具前面增加模擬低通濾波器，有效濾除 采樣頻率及其以上的髙頻信號(hào)。而在其后而也應(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。電路原理圖如圖8所示。ncc7104n1604圖8低通濾波器電路前級(jí)和后級(jí)模擬低通濾波器采用冇源

22、運(yùn)放rc低通濾波器接法，設(shè)置的低通濾波器的截 止頻率為lookhz.運(yùn)放采用的是if356,這種集成運(yùn)算放人器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高, 輸入偏置電流非常小，-般皿 (101012) w,幾為兒皮安到兒十皮安。用fet作輸入級(jí), 不僅輸入阻抗高，輸入偏置電流低，而口具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但輸入失調(diào)電壓 較人。采用的是雙列直插lf356,電源腳為4腳和7腳，采用±15v雙電源供電，同時(shí)做好電 源濾波工作。3腳為信號(hào)輸入端，經(jīng)低通濾波器后的信號(hào)送入此腳，低通濾波器電路如圖8 中所示。反向輸入端為2腳，運(yùn)放輸出頓為6腳，具體的電路接法如圖8所示。時(shí)鐘頻率采用單片機(jī)來進(jìn)行控制，以達(dá)

23、到程控。單片機(jī)采川stc8051的話頻率達(dá)不到系 統(tǒng)的要求，外i韋i晶振接11.0592mhz,輸岀地方波最人也只能達(dá)到68khz,即使換了頻率更高 的晶振，輸出地最大頻率只能到400khz左右，而且出來的方波占空比達(dá)不到百分z五十， 無法滿足吋鐘頻率到達(dá)2mhz的要求。所以要選用功能更為強(qiáng)大單片機(jī)c8051f,該芯片輸出 地方波可以達(dá)到2mhz,而且輸岀波形非常好，能滿足系統(tǒng)要求。1.2.2咼通濾波器采用開關(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，但其屮 心頻率fo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/fo設(shè)置為 185

24、. 35o通過改變外部時(shí)鐘fclk控制高通濾波器的3 db截止頻率fo。123橢圓低通濾波器采川無源lc橢圓低通濾波器實(shí)現(xiàn)，從濾波器設(shè)計(jì)手冊(cè)i.查表得四階橢圓無源濾波器在0=19° , qs=3. 311 dt,相應(yīng)歸一化參數(shù)：c1 二 1. 210 f, c2二0. 062 42 f, l2二 1. 220 h,03=1. 891 f, l4=0. 846 9 h。取無源濾波器的端間匹配阻抗為r二510 q,截止頻率fp=50khz代入公式c,c八2如、/”曲?/(2砒)式屮，s, ln表示歸一化的電容值，電感值；c' n,l'n表示以fp為通帶3 db衰減的低通濾

25、波電路中所對(duì)應(yīng)的電容值、電感值。計(jì)算結(jié)果為：cl=7. 5611 f, c2=390 pf, l2=l. 98 mh, c3=ll. 81 nf, l4=l. 38 mh。將上述值轉(zhuǎn)換為標(biāo) 稱值后，得到圖9所示的電路原理圖。2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要包括兩部分:一是放大器增益部分的設(shè)計(jì);二是時(shí)鐘頻率的設(shè)計(jì)。 增益放大器控制部分采用單片機(jī)stc8051結(jié)合da7512來進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過按鍵進(jìn)行增益步進(jìn) 調(diào)控。濾波器的吋鐘頻率可通過c8051f來產(chǎn)牛，通過設(shè)置相應(yīng)按鍵實(shí)現(xiàn)截止頻率的卻換。 具體實(shí)現(xiàn)流程圖如圖10所示。圖10軟件流程圖3 硬件測(cè)試結(jié)果3.1增益放大器測(cè)試結(jié)果用信號(hào)源在放人器

26、輸入端輸入峰值為10 mv的正弦信號(hào)，在1hz50 khz范圍內(nèi)，用雙 蹤示波器檢測(cè)放大器的通頻帶。預(yù)置放大器增益，用低頻毫伏表測(cè)試輸出信號(hào)的有效值并檢 測(cè)其實(shí)際增益，計(jì)算增益誤差，檢驗(yàn)增益步進(jìn)。測(cè)試結(jié)果表明放大器的增益范圍為060 db, 步進(jìn)為10 db,增益誤差小于0. 5%。通過opa642射級(jí)跟隨器，ad603電圧增益，ths3091功率放人三部分電路的整合，很好 的額實(shí)現(xiàn)了電壓的增益放大。電壓很好的從10mv放大到了 10v,實(shí)現(xiàn)了 60db增益的要求， 而且輸出信號(hào)的波形也沒有出現(xiàn)失真，波形保持的較為完好，為下-級(jí)的濾波做了較好的準(zhǔn) 備。3.2低通濾波測(cè)試結(jié)果將放大器增益設(shè)置為6

27、0 db,輸入信號(hào)為10 mv,選擇低通濾波器模塊，預(yù)置濾波器截 止頻率,用低頻毫伏表和雙蹤示波器測(cè)試其實(shí)際截止頻率，計(jì)算相對(duì)謀并,并檢測(cè)截止頻率 步進(jìn)和電壓總增益，檢測(cè)到該處電壓總增益不超過20db。測(cè)試結(jié)果表明低通濾波器的截止 頻率在150 khz內(nèi)可調(diào)，頻率步進(jìn)為1 khz,且截止頻率誤差小于2%。程控濾波器的設(shè)計(jì)圍繞max297開關(guān)電容濾波器芯片來進(jìn)行，加上運(yùn)放芯片lf356組成 的前級(jí)和后級(jí)rc低通濾波器，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整形濾波，保證了進(jìn)入到max297信號(hào)的質(zhì)量。 同吋采用單片機(jī)控制時(shí)鐘頻率，實(shí)現(xiàn)了濾波器的截止頻率動(dòng)態(tài)可調(diào)，真正的實(shí)現(xiàn)了低通濾波 器的程控。測(cè)試結(jié)果如表1所示。時(shí)鐘頻

28、率(khz)-3db截止頻率(khz)通頻帶(khz)500. 2310. 4660-10. 008600. 4312. 5290-12.001799. 1516. 7230-16. 0011001.320. 8910-20.0151501. 131.2950-30.0192000. 141.8400-40. 045由測(cè)試的數(shù)據(jù)可以看出max297芯片功能，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 hz50 kllz范圍內(nèi)變化。max297具有很強(qiáng)的濾波能力，當(dāng)頻率人于其 通頻帶時(shí)，信號(hào)衰減很快，隨著頻率的不斷增大，信號(hào)幾乎被壓縮的等于零。測(cè)試結(jié)果基本 滿足系統(tǒng)要求。4

29、結(jié)束語木系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)設(shè)計(jì)，前級(jí)放大器采用可控增益放大器實(shí)現(xiàn)060 db的增益變化范 圍，開關(guān)電容濾波器實(shí)現(xiàn)截止頻率在0. lhz50 khz范|罰內(nèi)數(shù)字可調(diào)，系統(tǒng)性能良好。系統(tǒng) 設(shè)計(jì)簡單，可較好地實(shí)現(xiàn)濾波器的程控，使用方便，具有較高的性價(jià)比、實(shí)用性和使用價(jià)值。5致謝此次將近兩個(gè)刀的畢業(yè)設(shè)計(jì)，得到了同學(xué)和老師的傾心相助，在此要給予深深地感謝。 雖然在設(shè)計(jì)過程屮碰到了不少的問題，但是h己努力地找出每個(gè)問題根源所在并合理的一一 將其化解，最后完成了任務(wù)。特別要感謝吳志偉老師在電路制作和映件調(diào)試過程中給了的寶 貴幫助，使自己少走了好多彎路，最終順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 劉春生，李小波。ad603在信