【正文】 R取為10K，經(jīng)計(jì)算所得，C56理論值為為350pF，C34為159pF，選取C56為360pF，稍大于理論值，可取得稍微低的截止3dB頻率，C34選取150pF。因此通常只要在SCF前加一個(gè)簡單的RC網(wǎng)絡(luò)， 混迭的影響可得到限制。SCF實(shí)際上是一個(gè)數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)，所以它具有數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)的所有噪聲來源。D0、D1——數(shù)據(jù)輸入端,可用來對f0和Q的相應(yīng)位進(jìn)行設(shè)置。WR——寫入有效輸入端。INA、INB——濾波器的信號輸入端。CLKA——外接晶體振蕩器和濾波器A部分的時(shí)鐘輸入端,在濾波器內(nèi)部,時(shí)鐘頻率被2分頻。而這些偏差可采用MAXINM 的濾波器設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行補(bǔ)償。內(nèi)部電容的開關(guān)速率是影響這些參數(shù)精度的主要因素，盡管這些開關(guān)—電容網(wǎng)絡(luò)（SCN）實(shí)際上為采樣系統(tǒng)，但它們的特性可與連續(xù)濾波器（如FC 快速濾波器）的特性相媲美。輸入時(shí)鐘頻率與B 位f0編程輸入代碼一起決定濾波器的中心頻率或截止頻率，不影響其他濾波參數(shù)。但是控制精度受到了芯片提供的控制位數(shù)目的限制。直到美國Maxim公司的Max260系列的引腳或處理器可編程SCF面世， 這一局面才被打破。但是這類器件要獲得特定的顴率特性，反饋電阻的數(shù)值計(jì)算比較復(fù)雜。在所有SCF中電阻編程SCF提供了最大的靈活性。一般每個(gè)芯片包含一個(gè)或數(shù)個(gè)二階節(jié)。這樣的SCF顯然具有很大的靈活性。(2)多用型SCF預(yù)構(gòu)型SCF只能完成一種類型的濾波形式。片內(nèi)有振蕩器，因此用戶既可選擇外時(shí)鐘也可選擇內(nèi)時(shí)鐘來設(shè)置截止頻率。預(yù)構(gòu)型SCF的一個(gè)典型側(cè)子是Exar公司的XR—1001/8系列產(chǎn)品。(1)預(yù)構(gòu)型SCF每一類預(yù)構(gòu)型SCF實(shí)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。2． 通用SCF與專用型SCF相比，通用型SCF能侈適應(yīng)用戶對濾波器特性的特定要求。目前市場上SCF產(chǎn)品品種繁多，并不斷有新的產(chǎn)品問世。相同的性能指標(biāo)如用SCF來實(shí)現(xiàn)就要簡單得多。(6)SCF得到廣泛應(yīng)用的最重要原因在于它的使用靈活方便性。(4)SCF的通用性已經(jīng)接近了門電路或運(yùn)放的通用性。所以SCF轉(zhuǎn)折頻率的精度也相應(yīng)提高。(2)SCF的轉(zhuǎn)折頻率(或截止頻率)的精度較高。一個(gè)單極點(diǎn)有源積分器如圖(c)所示，其截止頻率f0為：f0=1/2RC (5)將R用開關(guān)電容電阻來代替(圖(d))可得： f0=fclk*Ca/2*Cb (6) 所以截止頻率與時(shí)鐘頻率和電容比Ca/Cb成正比。圖中輸入電壓Vin 通過開關(guān)S1和S2 加到C上，使電容充放電。在集成電路中開關(guān)是由MOS晶體管的交替通斷來實(shí)現(xiàn)的。DDS正弦500mVpp信號經(jīng)AD811放大10倍后既可得到5Vpp正弦信號，信號輸入到74HC14兩級施密特觸發(fā)器得到穩(wěn)定的5V TTL電平方波，作為MAX262時(shí)鐘源。 當(dāng)采用電容時(shí)，自諧振頻率至關(guān)重要，自諧振頻率在此頻率(400MHz)上下的電容毫無益處。電路板上常常有電壓調(diào)節(jié)器，這時(shí)，在電壓調(diào)節(jié)器供應(yīng)商推薦的電解電容之外，不必要采用額外的電解電容。對于更高的增益，一旦不能降低反饋電阻來提高增益，帶寬將受到損失，而且放大器開始呈現(xiàn)電壓反饋放大器的特性。這是因?yàn)榄h(huán)路增益很高，較大的電阻值對于穩(wěn)定性是必需這就是與電壓反饋架構(gòu)的主要差異。為了保持穩(wěn)定性和最大的帶寬，在低增益時(shí)，反饋電阻要設(shè)置為較高的數(shù)值；隨著增益的上升，環(huán)路增益降低。在甚至更好的情況下，該帶寬在很寬的增益范圍內(nèi)大部分都維持不變。在直流時(shí)，互阻抗是一個(gè)非常大的數(shù)，并且像電壓反饋運(yùn)放一樣，它隨著頻率的增加具有單極點(diǎn)滾降特性。電流反饋運(yùn)放具有一個(gè)與差分對相對的輸入緩沖器，該輸入緩沖器大多數(shù)情況下常常是射極跟隨器或其它非常類似的電路。圖3－5 AD811放大電路AD811為電流反饋運(yùn)算放大器，電流反饋放大器不受基本增益帶寬積的限制，隨著信號幅度的增加，帶寬的損失非常小。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗)，這點(diǎn)比磁珠強(qiáng)。如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連，會(huì)導(dǎo)致互相干擾。本電路中0歐姆電阻主要起第6和第7點(diǎn)作用。5,在布線時(shí),如果實(shí)在布不過去了,也可以加一個(gè)0歐的電阻6,在高頻信號下，充當(dāng)電感或電容。AD9851的模擬地與數(shù)字地，采用0歐姆電阻單點(diǎn)連接(R5)。AD9851設(shè)計(jì)資料上介紹，允許由IOUT 、IOUTB端送出的最大滿度電流為20mA，當(dāng)送出的滿度電流值為10mA時(shí)，輸出信號的無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）最好，因而本設(shè)計(jì)取IOUT＝10mA，對應(yīng)的得取RSET＝。每傳輸一次8bits的控制碼后，需由軟件產(chǎn)生一個(gè)有效的W＿CLK上升沿信號，將控制碼送入AD9851輸入數(shù)據(jù)寄存器中，重復(fù)五次后即可將40bits的控制碼全部加載到AD9851內(nèi)部的數(shù)據(jù)寄存器中，最后產(chǎn)生一個(gè)有效的FQ＿UD上升沿信號，將40bits的控制碼全部加載到AD9851中的DDS頻率合成單元中，經(jīng)過13到18個(gè)時(shí)鐘周期后，就可以獲得所需要的頻率輸出信號。在進(jìn)行頻率控制時(shí)，首先送入相位調(diào)制碼、功率調(diào)節(jié)碼和輸入模式控制碼，然后送入32bits頻率控制碼。（4）D31～D0，用來控制AD9851輸出的頻率。在串行輸入模式下，模式控制碼為“11”?？梢院虯D9851的數(shù)據(jù)線直接相連接的單片機(jī)類型很多，本系統(tǒng)中選用的是凌陽公司生產(chǎn)的單片機(jī)SPCE061A。 圖3－3 AD9851IOUT：內(nèi)部DAC輸出端。VINN：內(nèi)部比較器的負(fù)向輸入端。 DVDD：數(shù)字電源(+5Ｖ)。在直接方式中，輸入頻率即是系統(tǒng)時(shí)鐘；在6倍參考時(shí)鐘倍乘器方式，系統(tǒng)時(shí)鐘為倍乘器輸出。WCLK：字裝入信號，上升沿有效。圖3－2 AD9851原理AD9851可以產(chǎn)生一個(gè)頻譜純凈、頻率和相位都可編程控制且穩(wěn)定性很好的模擬正弦波，這個(gè)正弦波能夠直接作為基準(zhǔn)信號源，或通過其內(nèi)部高速比較器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)方波輸出，作為靈敏時(shí)鐘發(fā)生器來使用。AD9851相對于AD9850的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只是多了一個(gè)6倍參考時(shí)鐘倍乘器，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘為180MHz時(shí)，在參考時(shí)鐘輸入端，只需輸入30MHz的參考時(shí)鐘即可。 （４）相位變化連續(xù) 　　改變ＤＤＳ輸出頻率，實(shí)際上改變的每一個(gè)時(shí)鐘周期的相位增量，相位函數(shù)的曲線是連續(xù)的，只是在改變頻率的瞬間其頻率發(fā)生了突變，因而保持了信號相位的連續(xù)性。ＤＤＳ的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)納秒數(shù)量級，比使用其它的頻率合成方法都要短數(shù)個(gè)數(shù)量級。 ＤＤＳ在相對帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、高分辨力、系列性能指標(biāo)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達(dá)到的水平，為系統(tǒng)提供了優(yōu)于模擬信號源的性能。由此可以看出，相位累加器在每一個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)，把頻率控制字累加一次，相位累加器輸出的數(shù)據(jù)就是合成信號的相位，相位累加器的溢出頻率就是ＤＤＳ輸出的信號頻率。 相位累加器波形存儲(chǔ)器D/A轉(zhuǎn)換器低通濾波器K fS FO圖3－1相位累加器由Ｎ位加法器與Ｎ位累加寄存器級聯(lián)構(gòu)成。）,能夠進(jìn)行快速的信號變換（輸出DAC的轉(zhuǎn)換速率300百萬次/秒）。單片集成的DDS產(chǎn)品是一種可代替鎖相環(huán)的快速頻率合成器件。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和器件水平，它的性能指標(biāo)尚不能與已有的技術(shù)相比，故未受到重視。因?yàn)閿?shù)據(jù)中的每一位,都在各個(gè)時(shí)鐘上升沿之后輸入寄存器。圖2－12 MAX531原理圖在本設(shè)計(jì)中BIPOFF和RFB到VOUT組成增益為+l的單極性輸出，電壓輸出范0－VREFIN，參考電壓為內(nèi)部基準(zhǔn)REFOUT。內(nèi)部運(yùn)算放大器根據(jù)需要可配置成+1或+2的增益，也可作四象限乘法器。采用“反向”R－2R的梯形電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如圖2－9所示的電路,當(dāng)R1和R2的阻值確定時(shí),兩者對Vo的分壓引入反饋,若Vo增大,反饋量增大, Vo的分流也就增加,從而又導(dǎo)致下降。由運(yùn)放的特性可知,只有當(dāng)REF端（同相端）的電壓非常接近VI（）時(shí),三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過,而且隨著REF端電壓的微小變化,通過三極管的電流將從1到100mA變化。圖2－7 TL431圖2－7是該器件的符號。其中，兩級放大2引腳相連，1引腳相連，由MAX531提供增益控制電壓。VPOS VNEG GPOS GNEG VINP COM 圖2－5 AD603簡化原理框圖本設(shè)計(jì)采用AD603典型接法中通頻帶最寬的一種，通頻帶為90MHz，增益為－10～+30dB，輸入控制電壓U的范圍為－～＋。AD603的基本增益為：Gain (dB) = 40 VG + 10，其中，VG是差分輸入電壓,單位是V，Gain是AD603的基本增益,單位是dB。圖中加在梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端(VINP)的信號經(jīng)衰減后，由固定增益放大器輸出，衰減量是由加在增益節(jié)制接口的電壓決定。如增益用分貝表示，則增益與節(jié)制電壓成線性關(guān)系。在自動(dòng)化程度要求較高的系統(tǒng)中，希望能夠在程序中用軟件控制放大器的增益，或者放大器本身能自動(dòng)將增益調(diào)整到適當(dāng)?shù)姆秶榱朔乐惯\(yùn)放因電源內(nèi)阻自激，在OP27＋－電源輸入引腳接入10uF貼片瓷片電容。這種穩(wěn)定和可靠的失調(diào)修正方案，在多年的生產(chǎn)歷史中證明了其有效性。10V振幅以及低的輸入失真，所以O(shè)P27供精密的音頻應(yīng)用也是種極好的選擇。10nA的低輸入偏置電流。SGOP27(以下簡稱OP27)精密運(yùn)算放大器的低失調(diào)和漂移與高速和低噪聲結(jié)合在一起，℃，這使得OP27供精密的儀表應(yīng)用是很理想的。 噪聲系數(shù)只反映本身噪聲性能，噪聲系數(shù)定義基于標(biāo)準(zhǔn)噪聲源Ni。+網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的噪聲Nn。對于任何一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，噪聲系數(shù)F的定義是：F = = 噪聲系數(shù)常用分貝表示，記為NF。(3)系統(tǒng)可設(shè)置為高通濾波器，其3dB截止頻率fc在1kHz～20kHz范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進(jìn)為1kHz，, RL=1kW。這樣濾波器的特性僅取決于開關(guān)頻率和網(wǎng)絡(luò)中的電容比。相對于無源LC濾波器來說，有源RC濾波器無電感，因而便于小型化和集成化 有源RC濾波器的性能與電阻電容乘積RC有關(guān)，但集成電阻精度和穩(wěn)定性都很差，因此集成的RC濾波器性能不高。SFC電路的實(shí)質(zhì)是采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，SFC雖然在離散域工作，但屬于模擬濾波器之列，直接處理模擬連續(xù)信號，與數(shù)字濾波器相比，省去了A/D、D/A裝置，這也是SFC能很快進(jìn)入應(yīng)用的原因之一，擁有傳統(tǒng)模擬濾波器低成本，低功耗的優(yōu)勢，又具有數(shù)字濾波器靈活參數(shù)設(shè)置的特性，具有廣闊的應(yīng)用前景。在信號頻率動(dòng)態(tài)范圍不寬的場合，設(shè)定固定截止頻率的濾波器技術(shù)已很成熟，但在許多工程應(yīng)用領(lǐng)域，信號頻率動(dòng)態(tài)范圍往往很寬， ~ 20kHz之間變化，因此，有必要采用多種截止頻率的濾波器，用程控方法對頻率寬動(dòng)態(tài)范圍的信號進(jìn)行濾波。如在通信領(lǐng)域中為獲得最高信噪比所設(shè)置的匹配濾波器和為減少基帶傳輸過程中的碼間串?dāng)_所設(shè)置的均衡器；在數(shù)據(jù)采集中所設(shè)置的限帶抗混迭濾波和D/A轉(zhuǎn)化后的平滑濾波；以及在語音識別的研究，為提取語音頻譜而設(shè)置的帶通濾波器組等。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了新型的單片濾波電路——開關(guān)電容濾波器（SFC）集成電路，設(shè)計(jì)出了可以通過編程改變截止頻率的濾波器系統(tǒng)，滿足了對濾波器靈活應(yīng)用的要求。因此隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是運(yùn)算放大器的問世，有源RC濾波器的使用越來越廣泛。在SCF中開關(guān)電容C替代了原來RC濾波器中的電阻R。(2)系統(tǒng)可設(shè)置為低通濾波器，其3dB截止頻率fc在1kHz～20kHz范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進(jìn)為1kHz，2fc處放大器與濾波器的總電壓增益不大于30dB, RL=1kW。系統(tǒng)的信號質(zhì)量可用信噪比（Signaltonoise ratio, SNR）表示 ：S / N = 有用信號功率電平 / 無用噪聲功率電平噪聲系數(shù)：FG NnSi So Ni = KTB No 圖2－1系統(tǒng)可用如圖2－1二端口網(wǎng)絡(luò)表示。= GNi No = FGNi（W）以分貝表示輸出噪聲等于輸入噪聲No(dB)加上噪聲系數(shù)F(dB)和增益G(dB)。對第一級的緩沖放大器，應(yīng)選擇低噪聲系數(shù)的運(yùn)算放大器，本系統(tǒng)中選用SGOP27運(yùn)算放大器。通過使用偏置電流抵消電路來獲得177。其輸出級具有很好的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力，可保證600Ω負(fù)載上的177。OP27的低成本和大的產(chǎn)量是通過采用在片的Zenerzap修正網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。圖2－3 OP27緩沖放大電路信號輸入端采用了BNC接頭，這樣，可以輸入10mVpp的小信號。在很多信號采集系統(tǒng)中，信號變化的幅度都比較大，放大以后的信號幅值有可能超過A/D轉(zhuǎn)換的量程，所以必須根據(jù)信號的變化相應(yīng)調(diào)整放大器的增益。這種結(jié)構(gòu)使AD603 具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):模擬信號帶寬不隨增益變化而變化。AD603由無源輸入衰減器、增益節(jié)制界面和固定增益放大器三部分組成。當(dāng)VOUT和FDBK兩管腳的銜接不同時(shí)，其放大器的增益范圍也不一樣。但若要用放大倍數(shù)來表示增益的話，則需將放大倍數(shù)經(jīng)過復(fù)雜的對數(shù)運(yùn)算轉(zhuǎn)化為以dB為單位后再去控制AD603的增益，這樣在計(jì)算過程中就引入了較大的運(yùn)算誤差。由于兩級放大電路幅頻響應(yīng)曲線相同，兩級AD603串聯(lián)后，帶寬會(huì)有所下降，串聯(lián)前各級帶寬為90MHz，根據(jù)幅頻響應(yīng)曲線可得出級聯(lián)后的總帶寬為60MHz。,在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管,例如,數(shù)字電壓表,運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源,開關(guān)電源等等。由圖2－8可以看到,接在運(yùn)放的反相輸入端。 圖2－8 TL431示意圖圖2－9 TL431恒壓電路應(yīng)用,所以當(dāng)在REF端引入輸