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程控濾波器設(shè)計
（作者未知） 2010/6/19
摘要：本系統(tǒng)以高性能單片機(jī)C8051F020最小系統(tǒng)為控制模塊，采用低噪聲高帶寬單片儀表放大器INA103和開關(guān)電容濾波器芯片MAX262來完成程控濾波器的設(shè)計，并通過電阻網(wǎng)絡(luò)的切換實(shí)現(xiàn)放大器的電壓增益的10dB步進(jìn)；高通濾波器和低通濾波器可通過模擬開關(guān)來切換，單片機(jī)對中心頻率f0和品質(zhì)因數(shù)Q進(jìn)行獨(dú)立編程控制，實(shí)現(xiàn)對濾波器的截止頻率步進(jìn)調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)原理簡單，人機(jī)交互界面良好，操作簡單，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了或超過了設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞：程控，濾波器，開關(guān)電容，DDS
一、方案論證與比較
1.放大器模塊
設(shè)計任務(wù)要求放大器的電壓增益為60dB,增益10dB步進(jìn)可調(diào)，通頻帶為100Hz～40K Hz,即帶寬為60M Hz。根據(jù)設(shè)計任務(wù)，有以下三種方案可供參考。
方案一：采用可變增益放大器AD603進(jìn)行設(shè)計制作放大器。AD603具有低噪聲，高頻帶寬度，穩(wěn)定性能好等特點(diǎn)。它由電壓增益控制區(qū)、無源輸入衰減區(qū)和固定增益運(yùn)放區(qū)三部分組成。通過調(diào)節(jié)增益控制輸入電壓VG即可實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)，但控制VG進(jìn)行精確的10dB步進(jìn)比較困難，且AD603的供電電壓為±5V，這限制了它的最大輸出電壓范圍，難以達(dá)到設(shè)計要求。
方案二：由電阻網(wǎng)絡(luò)和普通運(yùn)算放大器組成，如圖1-1-1所示。由同相比例運(yùn)算電路可以得出Vout=(Rf/Rd+1)Vs。取Rf=99K，Rd=1K，即Vout=100Vs,Vs通過開關(guān) S0~S4進(jìn)行切換，各點(diǎn)輸出電壓分別為V0=Vin，V1=0.316Vin，V2=0.1Vin，V3=0.0316Vin，V4=0.01Vin。通過開關(guān)可以進(jìn)行電壓增益G的調(diào)節(jié)，放大倍數(shù)分別為100、31.6、10、3.16、1，即40dB、30dB、20dB、10dB、0dB。
此方案原理簡單，硬件電路容易搭建，易于焊接，但是對電阻的精密度要求很高，對運(yùn)放的帶寬和性能也有很高的要求，開關(guān)的閉合、斷開對電路的影響也不容忽視，對電路的穩(wěn)定性不利。
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