程控高通滤波器

程控滤波器的设计摘要本系统实现程控滤波，放大器增益可设置；低通或高通滤波器通带、截止频率等参数可设置。

硬件以单片机AT89S51为核心控制，主要由OP07放大器、程控滤波器MAX262等部分组成。

放大器采用OP07，实现60dB固定增益放大，步进10dB由单片机控制7279A实现，其误差不大于5%。

低通、高通滤波器由单片机控制可编程滤波器芯片MAX262实现，在2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB。

本系统设计简单，能很好地实现滤波器的程控，使用方便，具有较高的性价比、实用性和使用价值。

关键词：AT89S51；OP07；MAX262AbstractThis system realizes program-controlled filtering, amplifier can install; Low pass or high-pass filter bandpass, cutoff frequency characteristics can be set up. Hardware AT89S51 MCU control, mainly for the core OP07 am-plifier, program-controlled filter by MAX262 components. By OP07, realize 60dB amplifier fixed-plus amplifier, stepping 10dB 7279A realization by single-chip microcomputer control, the error is not more than 5%. Low pass, high-pass filter by single-chip microcomputer control programmable filter MAX262 realize, in 2fc chip in the total voltage amplifier and filter 30dB gain no greater than. This system is simple in design, can well realize filter SPC, use convenient, with high performance-to-price ratio, practicability and use value.Keywords：AT89S51 ，OP07，MAX262目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)前言 (1)1绪论 (2)1.1滤波器的发展阶段 (2)1.2课题研究的背景 (2)1.3设计的内容与结构 (3)2 方案设计与选择 (4)2.1设计要求 (4)2.2方案选择 (4)2.2.1 放大器的选择 (4)2.2.2滤波器的选择 (5)2.2.3单片机的选择 (5)2.2.4输入模块选择 (6)2.3 MAX262工作原理 (6)2.3.1 MAX262的结构 (6)2.3.2 MAX262的特性及编程参数 (7)2.3.3 MAX262的工作原理 (9)2.4滤波器的原理与及其结构 (10)2.4.1滤波器的概念 (10)2.4.2滤波器的结构及分类 (11)2.4.3滤波器的应用场合 (13)3 系统硬件电路设计 (14)3.1 MAX262程控滤波器的设计 (14)3.2 AT89S51单片机介绍 (15)3.3放大器的设计 (18)3.3.1 OP07简介 (19)3.4显示部分设计 (20)3.5 MAX262滤波器部分的设计 (21)3.5.1 74LS373芯片简介 (21)4 系统软件设计 (23)4.1 主程序流程图 (23)4.2 编程参数的确定 (23)4.3 程序流程分析 (24)5设计验证及测试方法 (25)5.1 程序可行性验证 (25)5.2各单元测试方法 (25)总结 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附件1 程控滤波器原理图 (30)附件2 程序清单 (32)前言滤波器是数据采集、信号处理和通信系统等领域必不可少的重要环节，如A\D转换前的“限带抗混叠滤波”和D\A转换后的“平滑滤波”。

程控滤波器设计报告0.摘要：本系统由可控增益放大器、程控滤波器、信号发生部分、控制部分等组成。

可控增益放大部分以DAC7541为核心，实现了输出增益的动态调整。

滤波器部分采用四通道通用滤波器LTC1068实现了低通滤波、高通滤波截止频率和Q值可调。

频率特性测试仪用DDS做信号源。

以STM32单片机作为控制核心，以OCMJ4X8C液晶作为显示部分，实现了增益和截止频率的预置，并实现功能测试和显示。

系统性能达到了设计要求，安全可靠，用户界面良好。

关键字：程控滤波器 DAC7541 LTC1068 STM32 OCMJ4X8C液晶一．方案论证与比较根据题目要求，本系统设计主要包括：可控增益放大器、程控滤波器、幅频特性测试仪等部分构成。

1.1 可控增益放大器设计方案一：采用控制电压与增益成线性关系的可编程增益放大器PGA202、PGA03构成，此方案控制简单，但是PGA202、PGA203不能实现0dB到60dB的步进，需要一级调整增益电路，实现困难。

方案二：采用双运放LF353，带宽增益可以达到4MHZ，两级级联可以使电路增益达到60dB，采用继电器改变增益电阻阻值，实现10dB步进可调，基本要求可以实现。

但是由于电阻阻值误差，精度可能达不到设计要求。

方案三：基于程控放大的基本原理，利用权电阻式DA电阻网络，通过改变DAC7541权电阻网络的值对电阻进行控制实现程控衰减。

而在进入DA之前采用TI公司的INA128和OPA606对信号进行两级放大，将电压幅值放大1000倍。

通过改变DA控制字，可以达到程控放大的目的。

由于INA128很适合对小信号的放大，而OPA606具有较宽的频带宽度，所以能较好的实现对信号的放大。

同时DAC7541是十二位的DA转换芯片，其内部的电阻精度可以实现更小的程控步进（5dB）。

综上所述，本设计采用方案三。

1.2 程控滤波器的设计方案一：采用集成的开关电容滤波器如MAX262，开关电容滤波器可直接处理模拟信号，简化电路设计，容易实现功能。

程控滤波器的设计 - 电子芯片应用技术1 引言滤波器就是选频电路，可答应一部分频率的信号通过，而抑制另一部分频率的信号，它在数据采集、信号处理和通讯系统等领域具有重要作用。

这里提出一种基于开关电容有源滤波器的程控滤波器，可自由选择低通、高通和带通模式，也可步进调节滤波器通带截止频率和放大器增益。

该程控滤波器设计本钱低、实现简单，可广泛应用于数字信号处理、通讯、自动控制等领域。

2 系统设计方案该系统设计由可控增益放大器、程控滤波器、椭圆滤波器和幅频特性测试仪4部分组成。

图1为其系统总体设计框图。

图1中，可控增益放大器部分是以AD603作为核心器件，实现0～60 dB之间的增益调节。

AD603为低噪声精密可变增益放大器，温度稳定性高，其内部由R-2R梯形电阻网络和固定增益放大器构成，加在其梯形网络输进真个信号经衰减后，由固定增益放大器输出，衰减量由加在增益控制接口的参考电压决定；其增益与控制电压呈线性关系，通过单片机控制，而由D／A转换器产生精确的参考电压来控制增益，从而实现较精确的数控，同时可降低干扰和噪声。

程控滤波器部分采用开关电容滤波器实现。

开关电容滤波器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的集成滤波器，其开关电容组在时钟频率的驱动下，可等效成1只与时钟频率有关的等效电阻R=1／2πCfc。

其中C 为开关电容组的电容,fc为滤波器时钟频率。

当用外部时钟改变fc时，等效电阻R改变，从而可改变滤波器的时间常数，也改变滤波特性。

开关电容滤波器可直接处理模拟信号，而不必像数字滤波器需要A／D、D／A转换，这样简化电路设计，进步系统的可靠性。

该系统采用集成的开关电容滤波器MAX297实现低通滤波，采用MAX263实现高通滤波。

利用电感和电容可搭建各种类型的滤波器该系统利用无源LC滤波器技术，参照滤波器设计手册相关参数，比较轻易地实现较理想的四阶椭圆低通滤波器，采用有源RC滤波器实现带通滤波器。

摘要在电子电路中，滤波器是不可或缺的部分，其中有源滤波器更为常用。

一般有源滤波器由运算放大器和RC元件组成，对元器件的参数精度要求比较高，设计和调试。

也比较麻烦。

美国Maxim公司生产的可编程滤波器芯片MAX270可以通过编程对各种低频信号实现低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理，且滤波的特性参数如中心频率、品质因数等，可通过编程进行设置，电路的外围器件也少。

本文设计并实现了由MAX270构成的程控滤波器电路设计和实现。

单片机AT89S52是控制程序的控制过滤器的核心。

通过单片机控制继电器的吸合来控制增益电阻的连接进而实现了增益的0dB到60dB每10dB步进可调；通过单片机控制二阶低通程控滤波器MAX270，完成了在-3dB时截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调的低通滤波器的设计，调节截止频率步进为1kHz，并用LCD来显示设置参数。

应用Matlab计算椭圆滤波函数的传递函数，建立电路网络，设计出了四阶椭圆低通滤波器。

关键词：程控滤波器可编程滤波器芯片单片机ABSTRACTIn the electronic circuit, the filter is the indispensable part. Especially the active filter is used more commonly. Generally the active filter is composed of the operational amplifier and the RC part. Its requirement to the accuracy of the device's parameter is quite high, and the design and the debugging are also quite troublesome.The filter chip MAX262 which produced by American Maxim Corporation is capable of achieving low-pass, high-pass, band-pass, band elimination to each kind of low-frequency signal through programming, and the filter's characteristic parameter like center frequency, the quality factor and so on may set through programming, and the periphery component of electric circuit are also few. This article design and completed the design the design and realize of the program control filter circuit which make up of the MAX270.Monolithic integrated circuit AT89S52 is the control core of the program control filter. Controlled by the microcontroller to control relays pull the gain resistor connected in turn to achieve a gain of 0dB to 60dB 10dB step adjustable each; second-order low-pass through the SCM programmed filter MAX270, when completed in the-3dB cutoff frequency fc at 1kHz ~ 20kHz range adjustable low-pass filter design, cut-off frequency adjustment step is 1kHz, using the LCD to display the configuration parameters. Application of Matlab computing elliptic filter function of the transfer function, the establishment of the circuit network, to design a fourth-order elliptic low-pass filter.Key words:Program control Filter Programmable filter chip SCM目录1 绪论 (1)1.1 滤波器的发展 (1)1.2 课题研究的意义 (1)2 系统设计 (3)2.1 滤波器相关知识 (3)2.1.1 滤波器的分类 (3)2.2 单片机相关知识 (4)2.2.1 单片机的产生与发展 (4)2.3 系统方案设计 (6)2.3.1设计要求 (6)2.3.2 各模块方案的选择 (6)2.3.3 最终方案 (7)2.4 理论分析与计算 (10)3 硬件设计 (13)3.1 放大器模块 (13)3.2 单片机控制滤波器模块 (14)3.3 操作及显示模块 (18)4 软件设计 (20)4.1 开发软件及环境简介 (20)4.1.1 Keil (20)4.1.2 Proteus (20)4.2 系统主要程序 (21)5 系统测试 (23)5.1 指标测试 (23)5.2 误差分析 (23)5.3 功能实现 (24)结论 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)附录 (29)1 绪论1.1 滤波器的发展从广义上讲，任何对某些频率（相对于其他频率来说）进行修正的系统称为滤波器。