以单片机和可编程逻辑器件(FPGA)为控制核心,设计了一个程控滤波器,实现了小信号程控放大、程控调整滤波器截止频率和幅频特性测试的功能。其中放大模块由可变增益放大器AD603实现,最大增益60dB,10dB步进可调,增益误差小于1%。程控滤波模块由MAX297低通滤波、TLC1068高通滤波及椭圆低通滤波器构成,滤波模式用模拟开关选择。本系统程控调整有源滤波的-3dB截止频率,使其在1~30kHz范围内可调,误差小于1.5%。此外,采用有效值采样芯片AD637及12位并行A/D转换器MAX120实现了对扫频信号幅度的测量。
滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件,可用于对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除。它在电子领域中占有很重要的地位,在信号处理、抗干扰处理、电力系统、抗混叠处理中都得到了广泛的应用。而对于程控滤波器,该系统的最大特点在于其滤波模式可以程控选择,且-3 dB截止频率程控可调,相当于一个集多功能于一体的滤波器,将有更好的应用前景。此外,系统具有幅频特性测试的功能,并通过示波器显示频谱特性,可直观地反应滤波效果。
1 方案论证与选择
1.1 可变增益放大模块的设计与论证
方案1:数字电位器控制两级INA129级联。用FPGA控制数字电位器DS1267使其输出不同的阻值,作为高精度仪表放大器INA129的反馈电阻。通过控制数字电位器来改变INA129的放大倍数,从而实现放大器的增益可调。
方案2:采用可变增益放大器AD603实现。可变增益放大器内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成,加在其梯型网络输入端的信号经衰减后,由固定增益放大器输出,衰减量是由加在增益控制接口的参考电压决定;可通过单片机控制,由DAC产生精