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摘要频谱分析在教学科研和生产实践中都有着非常广泛的应用。
传统的频谱分析仪存在着不易更新、价格昂贵等缺点；随着快速傅立叶变换算法以及数字信号处理器的出现，频谱分析仪有了非常迅速的发展。
本文在深入研究数字信号处理的基础上，开发了基于DSP和单片机技术的FFT 频谱分析仪。
该系统可以对输入信号进行采集，并进行数据的频域处理，然后可以在LCD上显示信号的频谱特性曲线。
本课题主要完成了以下工作：首先对系统的硬件组成各部分进行了设计和实现，包括DSP最小系统，A/D转换模块，信号调理模块，电源模块， LCD显示等；并编制了系统的软件，包括基2的FFT算法的DSP的实现，系统初始化，A/D转换、串行通讯、触摸屏显示控制等。
最后，对本系统进行了实验验证，结果表明该系统在频谱分析方面基本能满足实验教学的要求。
关键词：频谱分析，快速傅立叶变换，数字信号处理，加窗IAbstractSpectrum analyzer has a very wide range of applications in teaching research and production practice. Traditional spectrum analyzer is difficult to update and very expensive. Spectrum analyzer has very rapid development with the emergence of the Fast Fourier Transform algorithm and the digital signal processors.In this paper, digital signal processing is in-depth studied, and the FFT spectrum analyzer based on DSP and MCU is developed, which is low cost and very practical. It can acquiste signal and process the data in frequency fields, then show the spectrum of signal in Liquid Crystal Display.The main work of this design are follows: first of all, the hardware components are designed and implemented, such as the smallest DSP system, A/D conversion module, signal conditioning module, power module, LCD display module; then the system software is established, including the realization of radix-2 FFT algorithm with DSP, the system initialization, A/D conversion, serial communication, touch-screen display control, etc; finally, the paper brings up the experimental verification which shows that the effect of the system in the spectrum analysis can achieve the desired objectives basically in experimental teaching.Keywords:spectrum analyze, the fast Fourier transform, digital signal processing, windowingII目录第一章引言 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2频谱分析仪的发展概述 (1)1.3本文的主要任务 (2)第二章频谱分析的原理与频谱分析仪的实现方案 (4)2.1频谱分析原理 (4)2.1.1 有限离散傅立叶变换 (4)2.1.2 快速博里叶变换 (5)2.1.3 窗口函数的选取 (12)2.2系统总体方案 (15)2.2.1 频谱分析仪的实现方案 (15)2.2.2 频谱分析的实现 (17)第三章基于DSP的频谱分析仪的硬件设计 (19)3.1TMS320LF2407A DSP最小系统设计 (19)3.2数据采集单元 (26)3.2.1 信号调理电路 (26)3.2.2 A/D转换单元 (28)3.3触摸屏液晶体显示系统 (31)3.3.1 电阻式触摸屏工作原理 (31)3.3.2 OCMJ 15×20D触摸屏液晶模块 (35)3.3.3 触摸屏液晶显示接口电路 (36)3.4串行通信单元 (37)3.5电源模块 (39)第四章基于DSP的频谱分析仪的软件设计 (41)III4.1DSP开发工具CCS简介 (41)4.2本系统的软件设计 (42)4.2.1 DSP端的软件设计 (42)4.2.2 单片机端的软件设计 (48)第五章系统的调试及测试结果 (52)第六章论文总结与展望 (55)6.1全文的主要工作总结 (55)6.2相关工作展望 (55)致谢 (56)参考文献 (57)附录部分原理图 (59)攻硕期间取得的研究成果 (62)IV第一章引言第一章引言1.1 课题研究的背景频谱分析和估计是对周期信号进行分析和估计的方法。
8阶开关电容滤波器MAX29X 系列的应用设计摘要:MAX29X 是美国MAXIM 公司生瓣的8阶开关电容低通滤波器,由于价格便宜、使用方便、设计简单，在通讯、信号自理等领域得到了广泛的应用。
本文就其工作原理、电气参数、设计注意事项等问题作了讨论，具有一定的实用参考价值。
关键词：开关电容、滤波器、设计1 引言开关电容滤波器在近些年得到了迅速的发展，世界上一些知名的半导体厂家相继推出了自己的开头电容滤波器集成电路，使形状电容滤波器的发展上了一个新台阶。
MAXIM 公司在模拟器件生产领域颇具影响，它生产的MAX291/292/293/294/295/296/297系列8阶低通开关电容滤波器由于使用方便（基本上不需外接元件）、设计简单（频率响应函数是固定的，只需确定其拐角频率即截止频率)、尺寸小（有8-pin DIP 封装）等优点，在ADC 的反混叠滤波、噪声分析、电源噪声抑制等领域得到了广泛的应用。
MAX219/295为巴特活思（型滤波器，在通频带内，它的增益最稳定，波动小，主要用于仪表测量等要求整个通频带内增益恒定的场合。
MAX292/296为贝塞尔（Bessel ）滤波器，在通频带内它的群时延时恒定的，相位对频率呈线性关系，因此脉冲信号通过MAX292/296之后尖峰幅度小，稳定速度快。
由于脉冲信号通过贝塞尔滤波器之后所有频率分量的延迟时间是相同的，故可保证波形基本不变。
关于巴特活和贝塞尔滤波器的特性可能图1来说明。
图1的踪迹A 为加到滤波器输入端的3kHz 的脉冲，这里我们把滤波器的截止频率设为10kHZ 。
踪迹B 通过MAX292/296后的波形。
从图中可以看出，由于MAX292/296在通带内具有线性相位特性，输出波形基本上保持了方波形状，只是边沿处变圆了一些。
方波通过MAX291/295尖峰(overshoot)和铃流(ringing)。
MAX293/294/297为8阶圆型（Elliptic ）滤波器，它的滚降速度快，从通频带到阻带的过渡带可以作得很窄。
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载滤波器主要参数与特性指标-滤波器的主要性能参数地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容滤波器的主要参数（Definitions）：中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的频率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。
窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。
截止频率（Cutoff Frequency）：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。
通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。
相对损耗的参考基准为：低通以DC处插损为基准，高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。
通带带宽（BWxdB）：指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。
f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。
通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。
分数带宽（fractional bandwidth）=BW3dB/f0×100[%]，也常用来表征滤波器通带带宽。
插入损耗（Insertion Loss）：由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗，以中心或截止频率处损耗表征，如要求全带内插损需强调。
纹波（Ripple）：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。
带内波动（Passband Riplpe）：通带内插入损耗随频率的变化量。
1dB带宽内的带内波动是1dB。
带内驻波比（VSWR）：衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。
IC应用电路图全集一．UC3906应用电路图为环境参数测试仪蓄电池充电器的实际应用电路。
其中，电池额定电压为12V，容量为7Ah，VIN=1 8V，VF=13.8V，VOC=15V，Imax=500mA，IOCT=50mA。
由于充电器始终接在蓄电池上，为防止蓄电池电流倒流入充电器，在串联调整管与输出端之间串入一只二极管。
同时，为了避免输入电源中断后，蓄电池通过分压电阻R1、R2、R3放电，使R3通过电源指示晶体管（脚7）接地。
图3 12V密封铅酸电池双电平浮充充电器电路图18V输入电压加入后，Q1导通，开始恒流充电，充电电流为500mA，电池电压逐渐升高。
当电池电压达到过充电压VOC的95％（即14.25V）时，电池转入过充电状态，充电电压维持在过充电电压，充电电流开始下降。
当充电电流降到过充电终止电流（IOCT）时，UC3906的脚10输出高电平，比较器LM339输出低电平，蓄电池自动转入浮充状态。
同时充足电指示发光管发光，指示蓄电池已充足电。
二．uln2003的应用电路ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。
该电路的特点如下：ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。
ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受 50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。
ULN2003采用DIP—16或SOP—16 塑料封装。
本设计选用GALl6V8为环形脉冲分配器，ULN2003(国产型号为5G1413)是七路达林顿驱动器阵列，是个集电极开路(OC)输出的反向器.最大驱动电流可以达到500mA。
通常应用时是把负载步进电机的一端接到VD D(12V)上，另一端接到输出引脚上，如16脚。
为了防止程序进入死循环，增加了外部的硬件看门狗定时器MAX813L，其内部的看门狗定时器监控UP/UC的工作。
MAX261可编程通用开关电容有源滤波器及应用2007-09-05 19:03夏红兵徐守时王牧在信号采集系统中，常需要对某种干扰进行压制，从而提高整个系统的信噪比，当干扰信号频率并不固定时，可采用自适应方法控制陷波频率，从而达到最佳滤波效果。
MAX261是美国MAXIM公司推出的CMOS 双二阶通用开关电容有源滤波器，可以采用微处理器控制其精确滤波器函数，无需外围元件即可构成多种带通、低通、高通、带阻、全通滤波器，其内部含有两个二阶滤波单元，每个单元中心频率、Q值、滤波器工作模式均可由程序设置，具有外围元件少、能处理较宽的频带(与工作频率、输入时钟频率和工作模式有关，最大工作频率范围从0.4Hz至57kHz)、以及可编程控制等优点。
与数字滤波器相比，具有处理速度快、整体结构简单，因此它被广泛应用于数字信号处理、自适应滤波、信号分析和锁相环等领域中。
1 内部滤波器单元结构MAX261包括两个二阶开关电容有源滤波器和一个自由运算放大器，每个滤波单元结构见图1。
每单元使用了两个级联的积分器和一个加法放大器，片内开关与电容通过反馈控制每个滤波单元的f(中心频率)和Q值，它们的精确度由内部电容比决定。
尽管开关电容网络(SCN)实际上是离散系统，但其特性非常接近于连续时间滤波器。
为获得理想二阶状态变量响应，应保证较大的输入时钟频率与滤波器中心频率比(fCLK /fo)。
摘要：叙述了MAX261双二阶可编程通用开关电容有源滤波器的工作原理和功能，并介绍了它的一个应用。
关键词：开关电容有源滤波器滤波器设计步骤应用实例MAX261可编程通用开关电容有源滤波器及应用图1 MAX261滤波器单元结构2 引脚及其功能MAX261的引脚见图2，引脚名的最后一个字母表示其所属第几个滤波单元，如A表示第一单元，B表示第二单元。
引脚名的前几个字母表示其功能，其中LP为低通输出，BP为带通输出，HP为高通/带阻/全通输出。
IN为输入，A为编程输入数据地址位，D为输入数据位，CLK为时钟输入，OSC OUT可与晶振或RC构成时钟输入，WR为写允许输入，OPIN与OP OUT分别为自由运放的输入和输出端，V+为正电源，V-为负电源，电源电压为±2.37～±6.3V之间。
【最新整理，下载后即可编辑】滤波器的主要参数（Definitions）：中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的频率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB 或3dB边频点。
窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。
截止频率（Cutoff Frequency）：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。
通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。
相对损耗的参考基准为：低通以DC处插损为基准，高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。
通带带宽（BWxdB）：指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。
f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。
通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。
分数带宽（fractional bandwidth）=BW3dB/f0×100[%]，也常用来表征滤波器通带带宽。
插入损耗（Insertion Loss）：由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗，以中心或截止频率处损耗表征，如要求全带内插损需强调。
纹波（Ripple）：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。
带内波动（Passband Riplpe）：通带内插入损耗随频率的变化量。
1dB带宽内的带内波动是1dB。
带内驻波比（VSWR）：衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。
理想匹配VSWR=1：1，失配时VSWR<1。
对于一个实际的滤波器而言，满足VSWR<1 BWdBBWdBdiv> 在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ，形成波节。
其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。
AD603是一款低噪声、电压控制型放大器，用于射频(RF)和中频(IF)自动增益控制(AGC)系统。
它提供精确的引脚可选增益，90 MHz带宽时增益范围为−11 dB至+31 dB，9 MHz带宽时增益范围为+9 dB至+51 dB。
用一个外部电阻便可获得任何中间增益范围。
折合到输入的噪声谱密度仅为1.3 nV/√Hz，采用推荐的±5 V电源时功耗为125mW。
增益以dB为线性，经过精密校准，而且不随温度和电源电压而变化。
增益由高阻抗(50 MΩ)、低偏置(200 nA)差分输入控制；比例因子为25 mV/dB，仅需1 V增益控制电压便可获得中间40 dB的增益范围。
无论选择何种范围，均提供1 dB的超量程和欠量程。
对于40 dB变化，增益控制响应时间不到1 μs。
差分增益控制接口允许使用差分或单端正或单端负控制电压。
可将数个这种放大器级联起来，由其增益控制增益偏置以优化系统信噪比(SNR)。
AD603可以驱动低至100 Ω的负载阻抗，且失真较低。
对于采用5 pF分流的500 Ω负载，10 MHz、±1 V正弦输出的总谐波失真典型值为-60 dBc。
进入500 Ω负载的额定峰值输出最小值为±2.5 V。
AD603采用专有的专利电路结构X-AMP®。
X-AMP含有0 dB至-42.14 dB可变衰减器，后接固定增益放大器。
由于存在衰减器，放大器永远不必处理较大输入，并且可以用负反馈来定义其(固定)增益和动态性能。
衰减器具有经激光调整至±3%的100 Ω输入阻抗，并且包括一个7级R-2R梯形网络，由此获得6.021 dB的触点间衰减。
利用专有插值技术，可提供以dB为单位的线性连续增益控制功能。
AD603的工作温度范围为−40°C至+85°C。
应用射频/中频AGC放大器视频增益控制模数范围扩展信号测量AD603 的内部结构及原理AD603 的简化原理框图如图2 所示, 它由无源输入衰减器、增益控制界面和固定增益放大器三部分组成。
滤波器的主要参数（Definitions）：中心频率（Center Frequency）：滤波器通带的频率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。
窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。
截止频率（Cutoff Frequency）：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。
通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。
相对损耗的参考基准为：低通以DC处插损为基准，高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。
通带带宽（BWxdB）：指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。
f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。
通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。
分数带宽（fractional bandwidth）=BW3dB/f0×100[%]，也常用来表征滤波器通带带宽。
插入损耗（Insertion Loss）：由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗，以中心或截止频率处损耗表征，如要求全带插损需强调。
纹波（Ripple）：指1dB或3dB带宽（截止频率）围，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。
带波动（Passband Riplpe）：通带插入损耗随频率的变化量。
1dB带宽的带波动是1dB。
带驻波比（VSWR）：衡量滤波器通带信号是否良好匹配传输的一项重要指标。
理想匹配VSWR=1：1，失配时VSWR<1。
对于一个实际的滤波器而言，满足VSWR<1 BWdBBWdBdiv> 在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Vmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin ，形成波节。
其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。
这种合成波称为行驻波。
滤波的应用及工作原理前言在信号处理和电子电路设计中，滤波是一项非常重要的技术。
滤波器可以对输入信号进行处理，提取感兴趣的频段，并去除噪声或其他不需要的频谱成分。
本文将介绍滤波的应用领域以及滤波器的工作原理。
滤波的应用领域滤波技术广泛应用于各个领域，以下是一些常见的应用领域：1.通信系统：–无线通信：滤波器用于接收和发送信号之间的频段选择，保证接收端只接收到感兴趣的信号频段，并通过发送端滤波器限制输出信号的频率范围。
–数字通信：滤波器用于对数字信号进行处理，消除噪声和干扰信号，以及衰减不需要的频谱成分。
2.音频处理：–音频放大器：滤波器用于对音频信号进行处理，去除噪声以及高频或低频的杂音。
–音频均衡器：滤波器用于调节不同频率范围的音频信号的增益，实现音频的均衡处理。
3.图像处理：–图像增强：滤波器用于增强图像的细节并降低噪声，例如在数码相机中用于图像去噪处理。
–图像压缩：滤波器用于去除图像中的冗余信息，并压缩图像数据，从而实现图像的高效传输与存储。
4.生物医学：–心电图（ECG）：滤波器用于去除心电图中的基线漂移和噪声，以提取有效的心电信号。
–生物传感器：滤波器用于对生物传感器输出的信号进行处理和滤波，提取有效信息。
滤波器的工作原理滤波器的工作原理基于信号处理中的频域和时域分析。
滤波器可以分为两大类：模拟滤波器和数字滤波器。
模拟滤波器模拟滤波器是基于模拟电路实现的滤波器，分为主动滤波器和被动滤波器。
1.主动滤波器：主动滤波器采用有源元件（如运算放大器、晶体管等）来实现滤波功能，主要有以下几种类型：–低通滤波器：只允许低于某个截止频率的信号通过，用于去除高频噪声。
–高通滤波器：只允许高于某个截止频率的信号通过，用于去除低频噪声。
–带通滤波器：只允许某个频段的信号通过，用于选择特定频率范围的信号。
–带阻滤波器：在某个频段之外的信号通过，用于拒绝特定频率范围的信号。
2.被动滤波器：被动滤波器通过被动元件（如电感、电容、电阻等）来实现滤波功能，主要有以下几种类型：–低通滤波器：基于电容和电感的串联或并联组合，用于去除高频信号。
