【正文】 3 MAX262濾波器模塊接入時鐘使用固定晶振方案圖利用MAX262片內(nèi)整形起振電路，即可使接入有源晶體振蕩器產(chǎn)生所需的時鐘，此種方案使用方法相對簡單，成本較低，但接入頻率固定，有源晶體振蕩器較RC元器件誤差較小，產(chǎn)生頻率相對穩(wěn)定。通過如上的幾組設(shè)計比較可以得出使用專用的集成開關(guān)電容型濾波器來設(shè)計程控濾波器較為理想，可實現(xiàn)達到所需精度下的快速開發(fā)的特點，故本課題采用方案三，如下將對方案三具體設(shè)計做如下論證。 方案三：使用專門的集成開關(guān)電容型濾波器應用于所需的設(shè)計中。 方案二：使用FPGA設(shè)計數(shù)字FIR濾波器，再由D/A輸出為模擬信號。具體方案如下：利用設(shè)計模擬有源濾波器的方法，設(shè)計一系列所需濾波器以滿足需求，并通過利用可程控數(shù)字電位器代替?zhèn)鹘y(tǒng)定值電阻器。這兩類產(chǎn)品以開關(guān)電容替代了原來所需的外接反饋電阻。所以組成高階濾波器時需接多個反饋電阻。除了提供50：1和100：l的標稱時鐘截止頻率比以外，用戶可通過改變反饋電阻以獲得需要的頻率比。多用型開關(guān)電容型濾波器從常見編程的類型來分可分為：電阻可編程、引腳可編程兩種(目前另一種新型處理器可編程開關(guān)電容型濾波器即將登陸國內(nèi)市場)： 電阻編程開關(guān)電容型濾波器電阻編程開關(guān)電容型濾波器包含了二階節(jié)的有源部分。所以二階節(jié)是濾波器中的基本單元。而多用型開關(guān)電容型濾波器芯片可實現(xiàn)各種類型的濾波形式。National Semiconductor公司的LMF90提供一個衰減為30dB的陷波濾波器。這類產(chǎn)品都是8個引腳，分別提供四階巴特沃斯低通、橢圓函數(shù)低通和切比雪夫低通濾波。(1)預構(gòu)型開關(guān)電容型濾波器每一類預構(gòu)型開關(guān)電容型濾波器實現(xiàn)一種專門類型(巴特沃斯低通、切比雪夫高通等)的濾波器。1．專用開關(guān)電容型濾波器在許多專用集成電路中，開關(guān)電容型濾波器只是其中的一部分，用戶并不能直接使用；另外的一些開關(guān)電容型濾波器芯片是針對某一特定的應用領(lǐng)域而專門設(shè)計的，用戶一般不能對此類專用開關(guān)電容型濾波器的特性重新設(shè)置，此類濾波器在通訊中應用廣泛。許多新近面世的通用性好的開關(guān)電容型濾波器芯片可用程序控制，濾波器特性的改變可在瞬間完成。濾波器的性能指標稍有改變，則必須從頭開始選擇合適的分立元件值。(5)不需使用分立電容、電感元件。如轉(zhuǎn)折頻率的精度要求很高，可使用外接晶振提供穩(wěn)定的時鐘。而一般集成電容的精度最高只能達到10％，因此集成的RC濾波器的頻率響應誤差也將達到10％。 開關(guān)電容型濾波器的主要特性在近年來開關(guān)電容型濾波器集成電路的開發(fā)和應用中，開關(guān)電容型濾波器表現(xiàn)出許多優(yōu)異的特點。對于固定的開關(guān)頻率越高單位時間內(nèi)流過的電荷越大，而電流是流過電荷的速率，所以電路中平均電流為： 23其中是開關(guān)的開關(guān)周期，是開關(guān)頻率。所以一般開關(guān)電容型濾波器是由電子開關(guān)、電容和有源放大器組成。其中數(shù)字濾波器的基本硬件模塊可以采用加法器、乘法器、延時器等基本硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)。(2) 設(shè)計有源濾波器有源濾波器的結(jié)構(gòu)組成：由無源元器件(例如：電感、電容、電阻等)及有源放大器等組成的有源網(wǎng)絡(luò)，具體設(shè)計電路示意圖如下圖22所示：圖22 有源濾波示意圖有源濾波網(wǎng)絡(luò)多以分離元件與小規(guī)模集成運放組成，不易大規(guī)模集成。缺點：通帶內(nèi)紋波令人不滿，階躍晌應的振鈴較嚴重。優(yōu)點：巴特沃茲濾波器提供了最大的通帶幅度晌應平坦度，具有良好的綜合性能。貝賽爾濾波器也稱為湯姆遜型濾波器。對于偶數(shù)階濾波器而言，所有紋波均高于0 dB增益的直流響應，因此截止頻點位于0 dB 衰減處。高于截止頻率的頻帶衰減具有適中的斜率——20dB滾降每十倍頻程每極點。其中數(shù)字濾波器、模擬濾波器又可細分為：(1) 從數(shù)字濾波器實現(xiàn)方法上又分為：FIR、IIR。根據(jù)濾波器的特性和應用場合及結(jié)構(gòu)形式等可以有如下的不同分類方法：(1) 從設(shè)計功能上分為：低通、高通、帶阻、帶通、全通。第六章介紹本課題測試方案與測試結(jié)果。第二章介紹濾波器原理，并著重介紹開關(guān)電容型濾波原理。并且其濾波功能及實時性好、響應速度快，因此為廣大用戶所喜歡。它是利用電荷的存儲和轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)對信號的各種處理功能。傳統(tǒng)濾波器功能單一，調(diào)節(jié)精度不高，用戶使用人機界面不友好，而且性能指標經(jīng)常跳變，使用麻煩。但是一般系統(tǒng)中采用的濾波器的形式和截止頻率往往是固定的，很難做到可調(diào)，這就給系統(tǒng)的設(shè)計帶來一定的不便。電子行業(yè)的許多應用場合都要用到電子濾波器，并且對濾波器的要求也越來越高。畢業(yè)設(shè)計(論文)題 目 基于MAX262的程控濾波器設(shè)計 學生姓名 李偉 專業(yè)班級 電子信息工程081班 所在院系　　 　　　電氣信息學院 指導教師 宗靜靜 職稱　 講師 所在單位 大連交通大學 教研室主任 賈世杰 　 完成日期 2012 年 6 月 16日摘 要本設(shè)計由電源模塊、MCU控制器模塊、顯示模塊、鍵盤控制模塊、時鐘產(chǎn)生模塊、程控濾波器模塊組成。關(guān)鍵詞：MCU DDS 低通濾波 程控濾波器ABSTRACTThis design consists of the power module, the display module, the keyboard control module, the clock producing module and the programmable filter module. Using STC12C5A60S2 as MCU that sends a frequency tuning word (FTW) to AD9850 (DDS) chip which can produce a frequencyadjustable sine wave. After highspeed paring, the wave was provided to the programmable filter modules as a marching clock. Then MCU sends PSW to the programmable filter modules to control the functional mode and performance index of the filter, so that this design can achieve the expected effects of filtering.This design is aimed at changing the shorting of traditional filters that the performance index is relatively fixed and the precision is relatively low. With the idea of Switched Capacitor Filter design and the digital control processing, this project can reduce uncertain factors such as factitious hardware designing procedures. This design can effectively solve engineering problems such as reliability, intelligentizing and product consistency, and greatly improve the production efficiency and product maintainability. It may have certain value in applications.Key words： MCU DDS Lowpass Filtering Programmable Filter 目 錄第一章 緒 論 1 1 1 2第二章 濾波原理概述 濾波器的概念 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 6 6 7 7第三章 程控濾波器總設(shè)計方案論證 10 10 10 11 12 12 13 13 13第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn) 14 14 14 15 15 15 16 17 17 17 18 18 18 18 19 20 20第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn) 22 22 22第六章 測試方案與測試結(jié)果 23 23 25 27 28結(jié) 論 29謝 辭 30參考文獻 31附 錄 32大連交通大學2012屆本科生畢業(yè)設(shè)計第一章 緒 論電子濾波器是一種可執(zhí)行信號處理功能的電子線路元件或裝置，它具有去除信號中不想要的成分或者增強所需成分的功能。因此，信號分離電路一般采用電子濾波器實現(xiàn)噪聲的抑制，提取所需的測量信號。隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，滿足國際標準的產(chǎn)品才能獲得好的市場。開關(guān)電容濾波器是由受時鐘信號控制的開關(guān)和電容器組成的濾波電路。單片集成開關(guān)電容濾波器不需要添加外部元件即可實現(xiàn)相應濾波效果，并且可在微處理器的系統(tǒng)程序內(nèi)設(shè)置濾波器中心頻率、品質(zhì)因數(shù)和濾波器所處工作方式的相應控制狀態(tài)字以達到相應程控目的，進而實現(xiàn)不同類型的濾波器。論文各章的內(nèi)容安排如下:第一章是緒論部分，介紹論文選題的背景，論文的主要研究對象和結(jié)構(gòu)安排。第五章介紹本課題系統(tǒng)軟件各模塊設(shè)計與實現(xiàn)。 濾波器的分類自從濾波器登上了歷史舞臺，濾波器的設(shè)計結(jié)構(gòu)思路也經(jīng)歷多次演變，進而產(chǎn)生不同設(shè)計分類。(4) 從處理信號形式上分為：數(shù)字濾波器，模擬濾波器。截止頻率的衰減設(shè)計為3dB。與巴特沃茲及貝賽爾響應不同，切比雪夫濾波器的截止頻率定義為響應滾降至低于紋波帶的頻點。相對于巴特沃茲濾波器而言，切比雪夫濾波器的脈沖響應具有更大的振鈴。盡管須采用更高階的貝賽爾濾波器來逼近給定的巴特沃茲濾波器的幅頻響應，但考慮到貝賽爾濾波器的脈沖響應保真度，增加一定的設(shè)計復雜性也是物有所值的。優(yōu)點：與巴特沃茲相比，切比雪夫濾波器具有了更良好的通帶外衰減。 濾波器設(shè)計方法的演變 (1) 設(shè)計無源濾波器無源濾波器可以設(shè)計為無源RC濾波器、無源LC濾波器等，主要使用相應無源元器件實現(xiàn)濾波電路，具體設(shè)計電路示意圖如下圖21所示：圖21 無源濾波示意圖無源濾波網(wǎng)絡(luò)多以分離元件組成，不易大規(guī)模集成。(4) 數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器的設(shè)計一般方法為:由MATLAB工具軟件設(shè)計數(shù)字濾波器達到預期效果后,并在DSP上或FPGA上實現(xiàn)。開關(guān)電容型濾波的基本原理是以開關(guān)電容來模擬有源濾波器中的電阻，從而克服了集成電阻精度和穩(wěn)定性都差的缺點。電容上總的電容量可表示為： 22當斷開，閉合時，電荷流到地端。改變可改變截止頻率。有源RC濾波器的轉(zhuǎn)折頻率取決于RC乘積。(3)對已制好的開關(guān)電容型濾波器來說，只需一個時鐘源來控制開關(guān)電