程控滤波器设计
摘要：本系统以高性能单片机C8051F020最小系统为控制模块，采用低噪声高带宽单片仪表放大器INA103和开关电容滤波器芯片MAX262来完成程控滤波器的设计，并通过电阻网络的切换实现放大器的电压增益的10dB步进；高通滤波器和低通滤波器可通过模拟开关来切换，单片机对中心频率f0和品质因数Q进行独立编程控制，实现对滤波器的截止频率步进调节。本系统原理简单，人机交互界面良好，操作简单，各项指标达到了或超过了设计要求。
关键词：程控，滤波器，开关电容，DDS
一、方案论证与比较
1.放大器模块
设计任务要求放大器的电压增益为60dB,增益10dB步进可调，通频带为100Hz～40K Hz,即带宽为60M Hz。根据设计任务，有以下三种方案可供参考。
方案一：采用可变增益放大器AD603进行设计制作放大器。AD603具有低噪声，高频带宽度，稳定性能好等特点。它由电压增益控制区、无源输入衰减区和固定增益运放区三部分组成。通过调节增益控制输入电压VG即可实现增益可调，但控制VG进行精确的10dB步进比较困难，且AD603的供电电压为±5V，这限制了它的最大输出电压范围，难以达到设计要求。
方案二：由电阻网络和普通运算放大器组成，如图1-1-1所示。由同相比例运算电路可以得出Vout=(Rf/Rd+1)Vs。取Rf=99K，Rd=1K，即Vout=100Vs,Vs通过开关 S0~S4进行切换，各点输出电压分别为V0=Vin，V1=0.316Vin，V2=0.1Vin，V3=0.0316Vin，V4=0.01Vin。通过开关可以进行电压增益G的调节，放大倍数分别为100、31.6、10、3.16、1，即40dB、30dB、20dB、10dB、0dB。
此方案原理简单，硬件电路容易搭建，易于焊接，但是对电阻的精密度要求很高，对运放的带宽和性能也有很高的要求，开关的闭合、断开对电路的影响也不容忽视，对电路的稳定性不利。
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