【導(dǎo)讀】隨著“信息時(shí)代”的到來,對信號的分析顯得越來越重要。而頻譜分析儀對于信號。它是利用頻率域?qū)π盘栠M(jìn)行分析、研究，同時(shí)也應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如通訊發(fā)射機(jī)以及干擾信號的測量，頻譜的監(jiān)測，器件的特性分析等等。個(gè)部門對頻譜分析儀應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)也不盡相同。但是，無論在哪一個(gè)行業(yè)，我們都要求。頻譜分析儀具有良好的抗混疊濾波作用，以防止外界的干擾。其中，MAXIM公司生產(chǎn)的。聲抑制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。MAX291/295為巴特沃思型濾波器，在通頻帶內(nèi)，它的增益最穩(wěn)定，波動(dòng)小，主要用于儀表測量等要求整個(gè)通頻帶內(nèi)增益恒定的場合。MAX292/296之后尖峰幅度小，穩(wěn)定速度快。第一個(gè)傳輸零點(diǎn)后輸出將隨頻率的變高而增大，直到第二個(gè)零點(diǎn)處。頻響呈現(xiàn)波浪形。在MAX29X系列濾波器集成電路中，除了濾波器電路外還有一個(gè)獨(dú)立。系列濾波器使用后的濾波、反混濾波等連續(xù)時(shí)間低通濾波器。并且,由ICL8038和CC4046為其提供時(shí)鐘信號。號譜并不是矩形截止的，同時(shí)由于時(shí)域有限，高頻分量不可避免。

　　

【正文】 第 18 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 說明書 本抗混疊濾波電路。 圖 基本的抗混疊濾波電路 為了使 抗混疊濾波電 路能夠更好的工作，我們必須給它配上一個(gè)由運(yùn)算放大器組成的反相加法電路。此處所選用的運(yùn)算放大器為 ? A741。同時(shí) ,我們還可以在 MAX291 的輸入端加入一個(gè)輸入衰減器。如圖 所示為改進(jìn)后的抗混疊濾波電路。 C L K1IN8O P I N4O P O U T31515M A X 2 9 110KR130k10K100KR220KRb2 0 k + 2 0 k100K0 . 1 u0 . 1 u470p100p0 . 1 uC10 . 1 u0 . 1 u+ 5 V 5 V+ 5 V 5 V0 . 1 u時(shí)鐘輸入信號輸入輸出 圖 利用 MAX291實(shí)現(xiàn)抗混疊濾波 第 19 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 說明書 該電路為采用開關(guān)電容構(gòu)成的 8次低通濾波電路。改變時(shí)鐘頻率可改變截止頻率，并且截止頻率為時(shí)鐘頻率的 1/100。時(shí)鐘輸入端加 +5V電平的方波信號，在 A1的 輸入 (IN)與輸出 (OUT)端之間可以獲得低通濾波器的特性。由于輸入衰減器與輸出放大器的作用，輸入輸出信號電平可以達(dá)到 177。10V 。當(dāng)電源電壓為 +5V，輸入電壓峰峰值為 9V 以上時(shí)，為使失真不急劇增大，在電路輸入信號端接入 R1 和 R2 組成的衰減器。輸入電壓為 0V時(shí)，輸出端產(chǎn)生的漂移電壓最大可達(dá) ，為此用 A2檢測輸入輸出之間的直流電壓差，并加到 A3 同相輸入端。從而抵消漂移電壓。 A3用于平滑 A1 輸出階梯狀波形，增強(qiáng)其效果。為了進(jìn)一步降低輸出時(shí)鐘脈沖，可以使用 A1 中的運(yùn)放構(gòu)成濾波器。 該電路是把偏置電路和加法電路一 同包括在內(nèi)的。偏置電路可以 為電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，穩(wěn)定電路， 得到一個(gè)穩(wěn)定的直流偏壓，以配合后面的加法電路來抵消抗混疊濾波器產(chǎn)生的零點(diǎn)電壓。加法電路除了可以消除零點(diǎn)電壓外，還可以起到一定的放大作用。 第 20 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 說明書 4 系統(tǒng)調(diào)試 時(shí)鐘電路的調(diào)試 將頻率計(jì)接在輸出信號的兩端 , 接通電源，調(diào)節(jié)引腳 7 給引腳 8 提供的固定電位 ,使得頻率計(jì)上顯示的波形頻率為 20KHz。 分頻電路的調(diào)試 調(diào)整 R Ct，使 VCO 的固有振蕩頻率 KHzfv 5? ，采用逐點(diǎn)法測量 CC4046 壓控振蕩器的電壓控制曲線 dV （ t） ～ vf 。測量方法如下： （ 1） 將 VCO 的輸入、輸出與環(huán)路斷開。 （ 2） 使直流控制電壓 0?dV ,測量壓控振蕩器的固有振蕩頻率 vf ，這時(shí) vf 的值由 VCO的外接定時(shí)電阻與電容決定。 （ 3） 使 dV 由零逐漸增大，直到線性區(qū)的臨界值為止，測量與 VCO 對應(yīng)的輸 出頻率 vf 。 （ 4） 接入負(fù)直流控制電壓 dV 重復(fù)步驟 3。 （ 5） 根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制 VCO的控制特性曲線，確定 dV 與 vf 的線性范圍。 抗混疊濾波電路的調(diào)試 對其輸出特性進(jìn)行測試，看其是否滿足 3dB帶寬為 2 KHz，如果不滿足，說明時(shí)鐘電路所產(chǎn)生的頻率有問題，要對其參數(shù)進(jìn)行修改，直到合適為止。 第 21 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 說明書 5 系統(tǒng)功能和指標(biāo)參數(shù) 系統(tǒng)功能 該電路主要 實(shí)現(xiàn)了頻譜分析儀的抗混疊濾波功能。它將 ICL803 CC404 MAX291 各芯片的功能都集中到了一起，使得抗混疊濾波的性能更加良好。 ICL8038 簡化了用放大器產(chǎn)生波形的電路，也方便了頻率的調(diào)節(jié)； CC4046 使時(shí)鐘頻率能夠滿足系統(tǒng)的需求，而且很容易就能實(shí)現(xiàn)倍（分）頻； MAX291 濾波性能良好，畸變率小 ，可靠性和穩(wěn)定性高，避免了分立元件的各種誤差、漂移影響。 1．中心頻率 5KHz 2. 3dB 帶寬為 2KHz 3. 動(dòng)態(tài)范圍 120dB，失真度最大可達(dá) 70dB 4．工作溫度范圍： co0 ～ co70? 第 22 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 說明書 6 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)經(jīng)過為期 2 周的不懈努力，目前基本達(dá)到了預(yù)期的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)抗混疊濾波的功能。由于所采用的各芯片性能都還不錯(cuò)，所以濾波效果也還可以。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低，容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)用效果良好。 由于這次設(shè)計(jì)是在放假期間獨(dú)立完成的，所以在各模塊之間的銜接上，以及某些參數(shù)的確定上可能還存在一定的問題。但通過這次設(shè)計(jì)，收獲也頗多。 通過查閱資料，我對 ICL803 CC404 MAX291 這幾個(gè)芯片有了很深刻的印象。以前，雖然也接觸過這些芯片，但都不太了解，連具體的用處都還不明白。我記得 CC4046還是考試過的芯片，那個(gè)時(shí)候只知道怎么計(jì)算，但始終沒明白它的外圍電路的接法?，F(xiàn)在，了解了很多，也明白了做一個(gè)設(shè)計(jì)首先就是要把具體方案設(shè)計(jì)出來，找出所需要的元件，再對其參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，這樣完成一個(gè)設(shè)計(jì)就會(huì)很快了。最難的一塊就是確定方案了。當(dāng)時(shí)，我做這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候就是在設(shè)計(jì)方案以及參數(shù)的選擇上花費(fèi)了很多時(shí)間。 做完設(shè)計(jì)的同時(shí)也感覺到自己需要學(xué)的知識(shí)還很多。因此我將在以后的時(shí) 間中加強(qiáng)學(xué)習(xí)，同時(shí)要學(xué)會(huì)利用 Inter 或圖書館查閱自己需要的資料。使自己在面對一個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)能知道先做什么，后做什么。遇見不懂的地方也能通過查閱資料來搞懂。這次設(shè)計(jì)也存在著一些不足之處，望老師指教修改，進(jìn)一步完善。 第 23 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 說明書 致 謝 在這里我首先要感謝老師的指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)和論文寫作過程中，得到了老師的指點(diǎn)和點(diǎn)撥，使得我的理論和實(shí)踐操作能力都得到了提高。同時(shí)也要感謝我的同學(xué)以及圖書館的很多書籍。 【參考文獻(xiàn)】 [1] 古天祥 . 電子測量原理 . 北京 . 機(jī)械工業(yè)出版社 . [2] 謝 自美 . 電子線路設(shè)計(jì)●實(shí)驗(yàn)●測試 . 北京 . 電子工業(yè)出版社 . [3] 趙家貴 . 電子電路 . 北京 . 中國計(jì)量出版社 . [4] 梁廷貴 . 現(xiàn)代集成電路實(shí)用手冊 . 北京 . 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn) 出版社 .2020， 2 [5] 高有堂 . 電子 設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)指導(dǎo) . 北京 . 電子 工業(yè)出版社 . [6] 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ) (模擬部分 第四版 ). 北京 . 高等教育出版社 . 第 24 頁 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 說明書 附錄 抗混疊濾波電路總圖 頻譜分析儀的抗混疊濾波電路圖