程控滤波器设计方案比较分析VIP专享

1 程控滤波器设计方案比较分析 1． 1 滤波器的设计 方案1：传统分立元件组成的无源滤波器存在诸如带内不平坦、频带范围窄且恒定、结构复杂等缺点。 方案2：运算放大器构成的有源滤波器设计简单，但存在截止频率调节范围的局限性，难以实现高精度截止频率调节。 方案3：引脚可编程的开关电容滤波器MAX264。该器件内部集成了滤波器所需的电阻、电容，无需外接器件，且其中心频率、Q 值及工作模式都可通过引脚编程设置进行控制。MAX264 可工作于带通、低通、高通、带陷或是全通模式下，其通带截止频率可达140 kHz。 综上所述，故系统的滤波器设计选用方案3。 1． 2 放大器的设计 方案1：采用普通宽带运算放大器构成放大电路，分立元件构成AGC 控制电路，利用包络检波反馈至放大器的方法控制放大倍数。采用场效应管作为AGC 控制可实现高频率和低噪声，但温度、电源等漂移将引起分压比变化，采用这种设计方案难以实现 系统增益的精确控制和稳定性。 方案2： 采用可编程放大器的思想，将交流输入信号作为高速D／ A 转换器的基准电压，该 D／ A 转换器可视为一个程控衰减器。理论上讲，只要D／ A 转换器的速度够快、精度够高就可实现宽范围的精密增益调节。但控制的数字量和最后的增益(dB)不是线性关系而是指数关系，导致增益调节不均匀，精度降低。 方案3：采用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA 实现增益控制。电压控制增益便于单片机控制，同时可减少噪声和干扰。采用可变增益放大器AD603 作为增益控制。AD603 是一款低噪声、精密控制的可变增益放大器，温度稳定性高，其增益与控制电压成线性关系，因此便于使用D／ A 转换器输出电压控制放大器增益。 综上所述，故系统的放大器设计选用方案3。 2 程控滤波器设计 程控滤波器主要由程控放大器、滤波器和信号采集等模块组成，如图1 所示。幅频特性测试仪主要由扫频源、信号采集、示波器显示等电路组成。其工作原理：输入信号经衰减网络衰减至10 mV，单片机设置放大器和滤波器的参数，选择相应的滤波器，单片机和FPGA控制AD9851 产生正弦输出信号，再经滤波、AGC 后得到扫频输出信号，单片机和FPGA共同控制D／ A 转换器输出幅频特性曲线在示波器上显示。 3 理论分析与计算 3． 1 程控放大器 AD603 的基本增益为： Gain(dB)： 40VG+10 (1) 其中，VG 是差分输入电压，单位是V， Gain 是 AD603 的基本增益，单位是dB。由式1 看出，...