程控滤波器设计与研究

1、本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):程控滤波器设计与研究(英 文):Programmable Filter System Design and Research姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论

2、文（设计）作者签名： 年 月 日 毕业论文（设计）任务书课题名称：程控滤波器设计与研究学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： 程控放大器，程控滤波器，VCA810，开关电容滤波器LMF100，STM32，LTC10642、毕业论文（设计）内容要求： 1）. 基本要求（1）放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，增益10dB步进可调，通频带为100Hz40kHz，放大器输出电压无明显失真。（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz

3、，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB， RL=1kW。（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB， RL=1kW。（4）电压增益与截止频率的误差均不大于10%。（5）有设置参数显示功能。2）. 发挥部分（1）放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV；增益10dB步进可调，电压增益误差不大于5%。（2）制作一个四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏1dB，-3dB通带为50kHz，要求放大器与低通滤波器在200kHz处的总电压增益小于5dB，-3dB通带误差

4、不大于5%。3、文献查阅指引：（1） 全国大学生电子设计竞赛组委会. 全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（2007）M.北京：北京理工大学出版社，2008.12（2）（美）Arth our B.Williams，Fred Fred J.Teaylor著，宁彦卿，姚金科译.电子滤波器设计M. 科学出版社，2008-94（3） 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作M.北京：北京航空航天大学出版社，2011.（4） 黄智伟.全国大学生电子设计大赛系统设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2006.（5）（日）远坂俊昭.测量电子电路设计滤波器篇M.北京：科学出版社，2006. （6）（日）森

5、荣二，薛培鼎译.LC滤波器设计与制作M.科学出版社，2006（7） 黄智伟. 印制电路板（PCB）设计与实践M.北京： 电子工业出版社，2009（8） 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2011.4、毕业论文（设计）进度安排：(1)、2012年11月30日指导教师给学生下达任务书，2012年12月26日前完成开题。开题时间：2012年12月22日-26日(2)、第8期第7周（2013.4.7-4.13）中期检查，指导教师填写好中期检查表。(3)、第9周拿出初稿。(4)、第11周，正式答辩前，学生根据自身完成的情况提出答辩申请，并填写“学生答辩申请及资格审查

6、表”。(5)、第11周（2013年5月8日）学生毕业论文(设计)定稿，准备答辩；(6)、答辩时间：2013年5月18日-19日。教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目程控滤波器设计与研发作 者 姓 名李洁所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称陈爱武 讲师预计字数14000开题日期2012-12-26选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解1）本选题的理论、实际

7、意义 在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛，从某种意义上来说滤波器的发展进程就代表了电子业的发展进程，在所有的电子部件中，使用最多、技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。在信号频率动态范围不宽的场合，设定固定截止频率的滤波技术也很成熟，但在许多工程应用领域，信号频率的动态范围往往很宽，因此就有必要采用多种截止频率的滤波器，用程控方法对频率动态范围宽的信号进行滤波。2）国内外有关本选题的研究动态和自己的见解到目前为止程控滤波器是滤波器中最为高端先进的一种滤波器，它有着精确、使用灵活、方便等特点，在以后的发展中占据着很

8、重要的作用。主要内容：绪论1 系统方案设计论证2 硬件电路设计3 仿真电路设计4 硬件电路测试 5 系统软件设计结论研究方法：1、有目的、有计划、有系统的收集有关程控滤波器的相关资料。2、通过查阅文献，从而全面地、正确地了解程控滤波器的相关问题。3、通过归纳与分析，使之理论化、系统化。完成期限和采取的主要措施：1、完成期限：2011.1.1-2011.5.8(1)第7学期的暑假，查文献，熟悉C语言的使用，了解STM32芯片的相关资料及功能；(2)第8学期的第1周，查文献具体了解有关芯片的功能；(3)第23周，初步完成相关电路的原理图；(4)第4周，修改电路原理图；(4)第5周，编写出完整的C程

9、序并用软件编译出来；(5)第6周，完成能仿真的部分；写论文。(6)第7周完成把成像的结果存入文件，初步完成程序，迎接中期检查，填写中期检查表；进一步补充毕业论文内容(7)第8周进行程序结果的测试，修改程序并进一步完善毕业论文内容；(8)第9周完成毕业论文初稿；(9)第10周定稿，填写相关表格；(10)第11周毕业论文装订，准备答辩。2、采取的主要措施：(1)密切联系本组设计成员及毕业设计指导导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容；(2)充分利用图书馆和网络查阅相关资料，广泛获取必要的知识，了解最新研究动态。(3)虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。主要参考

10、资料：（1） 全国大学生电子设计竞赛组委会. 全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（2007）M.北京：北京理工大学出版社，2008（2）（美）Arth our B.Williams，Fred Fred J.Teaylor著，宁彦卿，姚金科译.电子滤波器设计M. 科学出版社，2008（3） 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作M.北京：北京航空航天大学出版社，2011.（4） 黄智伟.全国大学生电子设计大赛系统设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2006.（5）（日）远坂俊昭.测量电子电路设计滤波器篇M.北京：科学出版社，2006. （6）（日）森荣二，薛培鼎译.LC滤波器设计与制作

11、M.科学出版社，2006（7） 黄智伟. 印制电路板（PCB）设计与实践M.北京： 电子工业出版社，2009（8） 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2011.指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012年12月26日地点三教517与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）包本刚副教授宫彦军教授贾竹君副教授何红松讲师陈爱武讲师游珍珍讲师会议记录摘要：1、 STM32芯片是一种什么芯片？(包本刚老师问)答：是TI公司的32位的单片机芯片。2、为什么选择STM32芯片？（陈爱武老师

12、问） 答：STM32外接8MHz的晶振，通过内部时钟的倍频功能，能最大到72MHz的主频，同时拥有丰富的外设功能，如：8个定时器（TIM1TIM8，其中TIM1，TIM8为高级定时器，以及用于显示的FSMC接口专门用于TFT显示驱动的高速接口。3、为什么选择设计程控滤波器？（陈爱武老师问）答：在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛，从某种意义上来说滤波器的发展进程就代表了电子业的发展进程，在所有的电子部件中，使用最多、技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以选择了程控滤波器。会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负

13、责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目程控滤波器设计与研究学生姓名李洁学 号1系 别电子工程专 业电子信息工程指导教师陈爱武检查日期2013.4.7指导教师检查情况记载及修改意见：已经完成的工作：1、学习模板的使用，学习文本文件的读写；2、完成了原理电路图；3、完成了原理电路图的进一步修改；4、基本完成了程序的编写；5、初步完成程控放大的仿真；6、论文大部分内容已经完成。 下一步的工作：1、进一步完善简化电路原理图；2、修改程序并编译；3、进行调试，使电路能在允许的误差范围的实现功能

14、；4、用TINA软件把仿真做出来；5、同时继续论文的写作工作，找出错误，完善论文；签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目程控滤波器设计与研究学生姓名李洁学号1专业班级电信0903指导教师陈爱武职称讲师系（教研室）电子工程系（电子科学与技术教研室）指导过程记录指导内容记录(一)STM32芯片的功能简介，布置暑假收集了解相关资料。学 生 签 名： 2013 年 1 月 10 日 指导教师签名： 2013 年 1 月 10 日指导内容记录(二)TI公司的TINA软

15、件的具体使用方法。学 生 签 名： 2013 年 1 月 25 日 指导教师签名： 2013 年 1 月 25 日指导内容记录（三)讲解各个模块的几种设计方案。学 生 签 名： 2013 年 2 月 10 日 指导教师签名： 2013 年 2 月 10 日指导内容记录(四)讲解LMF100芯片的相关功能。学 生 签 名： 2013 年 2 月 25 日 指导教师签名： 2013 年 2 月 25 日指导过程记录指导内容记录(五)初步开始论文文字部分（原理）的写作，讨论各个模块方案的选择。学 生 签 名： 2013 年 3 月 10 日 指导教师签名： 2013 年 3 月 10 日指导内容记录

16、(六)简化完善电路原理图。学 生 签 名： 2013 年 3 月 28 日 指导教师签名： 2013 年 3 月 28 日指导内容记录(七)在Keil软件编译C程序并做出仿真。学 生 签 名： 2013 年 4 月 18 日 指导教师签名： 2013 年 4 月 18 日指导内容记录(八)论文初步定稿。学 生 签 名： 2013 年 5 月 8 日 指导教师签名： 2013 年 5 月 8 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 200 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目程控滤波器作者姓名李洁所属系、专业、年级电子工程

17、系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称陈爱武 讲师字 数14000定稿日期2013.5.8中文摘要程控滤波器主要由系统放大部分和滤波部分组成。放大器部分采用可控增益放大器来实现，通过软件控制增益的步进可调。滤波器的种类主要有巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种常见的滤波器形式，在下面的论述中将采用开关电容滤波器来构建切比雪夫滤波器，作为本次设计的主要方案。此次设计的具体方法由软件仿真和具体实际电路测试来作为评定结果。放大器的仿真将通过TI公司的仿真软件TINA来实现，最后再与具体的实际硬件的测试结果进行比较。而开关电容滤波器部分由于没有相应的PSPICE模型，故而决定作出实际硬件电路

18、后来验证。滤波器部分选择了两种方案，分别是以TI公司的额LMF100开关电容滤波器为核心和一凌立而特公司的LTC1064开关电容滤波器为核心。两种芯片的大体操作模式无异，主要区别在时钟频率的范围与滤波器的阶数不同，最后将分别对着两种芯片的实际电路进行测试与比较。本系统设计主要任务程控放大器、程控滤波器和幅频特性测试仪部分组成。程控放大器主要以可控增益放大器VCA810为核心，作为前级-40dB40dB的增益可调，VCA810的控制电压与增益的关系为Gain=-40(VC+1)，后级OPA228作为20dB的固定增益放大，从而实现整体的060dB的增益10dB步进可调。程控滤波器部分以TI公司的

19、开关电容滤波器LMF100为主体，通过控制开关电容滤波器的时钟频率从而控制滤波器的截止频率并且实现截止频率的步进可调。软件控制部分通过Cortex-M3内核的STM32处理器控制TLV5638和LMF100或者LTC1064的时钟频率。关键词（3-5个）程控放大器，程控滤波器，VCA810，开关电容滤波器LMF100，STM32，LTC1064英文摘要Programmable filter system mainly by the amplification and filtering par.Amplifier with controllable gain amplifier to achi

20、eve,adjustable by software control gain step.Types of filter mainly Butterworth, Chebyshev,Bessel three filter forms,will be in the following discussion using switched capacitor filter to construct the Chebyshev filter,as a major in this design.The specific method of the design by software simulatio

21、n and actual circuit testing as a result.The amplifier simulation through TI simulation software TINA to achieve,and finally the actual hardware specific test results are compared.The switched capacitor filter part because there is no corresponding PSPICE model,so he decided to make the actual hardw

22、are circuit later verification.Filter part chose the two option are based on the amount of LMF100 switched canacitor filter TI is LTC1064 switched canacitor filter core and a Ling Li and special company as the core. The two chip is general mode of operation, the main difference in the scope and fite

23、r the clock frequency of the order of different, the actual circuit will last to the two kinds of chips were tested and compared.The main task of the system design of programmable amplifier,programmable filter and frequency characteristic testing instrument parts.Programmable amplifier with controll

24、able gain amplifier VCA810 as the core,as former -40dB 40dB adjustable gain,the relationship between control voltage and the gain of VCA810 is Gain=-40 (VC+1),OPA228 stage as 20dB fixed gain amplifier,thus realize the whole 0 60dB gain 10dB adjustable step. Program-controlled filter part of switched

25、 capacitor filter LMF100 of TI company as the main body,so as to control the filter cutoff frequency by the clock frequency control of switched capacitor filter and achieve the cutoff frequency of the adjustable step.The software control part clock frequency control TLV5638 and LMF100 through the ST

26、M32 Cortex-M3 processor.关键词(3-5个)programmable amplifier， programmable filter， VCA810， LMF100 switched capacitor filter，LTC1064， STM32指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。1

27、0选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5

28、写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论

29、意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻

30、译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目程控

31、滤波器设计与研究作者姓名李洁所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称陈爱武 讲师答 辩 会 纪 要时间2013年5月18日地点三教517答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）包本刚副教授宫彦军教授游珍珍助教(硕士)何红松讲师陈爱武讲师贾竹君副教授答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：1.仿真电路波形相位为什么发生了改变？（包本刚老师问）答：因为中间有两级放大，一级是差分放大，另一级是反向放大。2主控芯片STM32的作用是什么？（包本刚老师问）答：1、产生时钟频率控制LMF100的截止频率；2、产生占空比固定频率可调的矩形波来

32、控制程控放大的增益；3、用来设置低通、高通、带通。3.怎样解决波形相移的问题？（包本刚老师问）答：增大电路中电容的大小。会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论11 系统方案设计论证31.1 系统总体设计方案31.2 各模块设计方案31.2.1 程控放大器方案设计31.2.2 程控滤波器方案设计51.2.3 控制器方案设计62 硬件电路设计72.1 控制器硬件电路设计72.1.1 芯片引

33、脚图72.1.2 芯片硬件电路图92.2 程控放大器硬件电路设计92.3 程控滤波器硬件电路设计一152.3.1 LMF100内部结构152.3.2 LMF100引脚结构162.3.3 LMF100配置滤波器硬件电路172.4 程控滤波器硬件电路设计二192.4.1 LTC1064内部结构192.4.2 LTC1064引脚结构图212.4.3 LTC1064配置滤波器硬件电路213 仿真电路设计243.1 程控放大器仿真电路243.2 程控放大器仿真电路波形244 硬件电路测试264.1 程控放大器测试264.2 程控滤波器测试274.2.1 低通滤波器测试274.3 总结285 系统软件设计

34、30结论31参考文献32附录A:33致 谢41插图索引图1 系统总体方框图3图2 程控放大方案一4图3 程控放大方案二5图4 程控放大方案三5图5 控制器核心板8图6 控制器转接板9图7 VCA810内部结构10图8 程控放大步进模块11图9 PGA203的内部结构12图10 PGA203程控放大模块13图11 AD603引脚图13图12 AD603内部结构图14图13 LMF100模式3结构图16图14 LMF100引脚图16图15 低通滤波器17图16 高通滤波器18图17 带通滤波器19图18 LTC1064内部结构20图19 模式3结构图21图20 LTC1064引脚图21图21 LT

35、C1064低通滤波器22图22 LTC1064高通滤波器23图23 程控放大器仿真电路24图24 电路仿真波形图（频率100Hz）25图25 电路仿真波形图（频率100Hz）25图26 软件流程图30程控滤波器摘 要程控滤波器主要由系统放大部分和滤波部分组成。放大器部分采用可控增益放大器来实现，通过软件控制增益的步进可调。滤波器的种类主要有巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种常见的滤波器形式，在下面的论述中将采用开关电容滤波器来构建切比雪夫滤波器，作为本次设计的主要方案。此次设计的具体方法由软件仿真和具体实际电路测试来作为评定结果。放大器的仿真将通过TI公司的仿真软件TINA来实现，最后再与具体的实

36、际硬件的测试结果进行比较。而开关电容滤波器部分由于没有相应的PSPICE模型，故而决定作出实际硬件电路后来验证。滤波器部分选择了两种方案，分别是以TI公司的额LMF100开关电容滤波器为核心和一凌立而特公司的LTC1064开关电容滤波器为核心。两种芯片的大体操作模式无异，主要区别在时钟频率的范围与滤波器的阶数不同，最后将分别对着两种芯片的实际电路进行测试与比较。本系统设计主要任务程控放大器、程控滤波器和幅频特性测试仪部分组成。程控放大器主要以可控增益放大器VCA810为核心，作为前级-40dB40dB的增益可调，VCA810的控制电压与增益的关系为Gain=-40(VC+1)，后级OPA228

37、作为20dB的固定增益放大，从而实现整体的060dB的增益10dB步进可调。程控滤波器部分以TI公司的开关电容滤波器LMF100为主体，通过控制开关电容滤波器的时钟频率从而控制滤波器的截止频率并且实现截止频率的步进可调。软件控制部分通过Cortex-M3内核的STM32处理器控制TLV5638和LMF100或者LTC1064的时钟频率。【关键词】程控放大器 程控滤波器 VCA810 开关电容滤波器LMF100 STM32LTC1064Programmable filter systemAbstractProgrammable filter system mainly by the amplif

38、ication and filtering par.Amplifier with controllable gain amplifier to achieve,adjustable by software control gain step.Types of filter mainly Butterworth, Chebyshev,Bessel three filter forms,will be in the following discussion using switched capacitor filter to construct the Chebyshev filter,as a

39、major in this design.The specific method of the design by software simulation and actual circuit testing as a result.The amplifier simulation through TI simulation software TINA to achieve,and finally the actual hardware specific test results are compared.The switched capacitor filter part because t

40、here is no corresponding PSPICE model,so he decided to make the actual hardware circuit later verification.Filter part chose the two option are based on the amount of LMF100 switched canacitor filter TI is LTC1064 switched canacitor filter core and a Ling Li and special company as the core. The two

41、chip is general mode of operation, the main difference in the scope and fiter the clock frequency of the order of different, the actual circuit will last to the two kinds of chips were tested and compared.The main task of the system design of programmable amplifier,programmable filter and frequency

42、characteristic testing instrument parts.Programmable amplifier with controllable gain amplifier VCA810 as the core,as former -40dB 40dB adjustable gain,the relationship between control voltage and the gain of VCA810 is Gain=-40 (VC+1),OPA228 stage as 20dB fixed gain amplifier,thus realize the whole

43、0 60dB gain 10dB adjustable step. Program-controlled filter part of switched capacitor filter LMF100 of TI company as the main body,so as to control the filter cutoff frequency by the clock frequency control of switched capacitor filter and achieve the cutoff frequency of the adjustable step.The sof

44、tware control part clock frequency control TLV5638 and LMF100 through the STM32 Cortex-M3 processor.Keywords： programmable amplifier programmable filter VCA810 LMF100 switched capacitor filter LTC1064 STM32绪论在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛，从某种意义上来说滤波器的发展进程就代表了电子业的发展进程，在所有的电子部件中，使用最多、技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接

45、决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。在信号频率动态范围不宽的场合，设定固定截止频率的滤波技术也很成熟，但在许多工程应用领域，信号频率的动态范围往往很宽，如在系统频率响应的微机自动测试中频率在0.1Hz1000Hz之间变化；在旋转机械、大型水轮机组的机械故障诊断和炮口冲击波压力测试以及其他信号采集测量场合，其信号频率在几赫兹到几千赫兹之间不等。因此就有必要采用多种截止频率的滤波器，用程控方法对频率动态范围宽的信号进行滤波。到目前为止程控滤波器是滤波器中最为高端先进的一种滤波器，它有着精确、使用灵活、方便等特点，在以后的发展中占据着很重要的作用。1917年美国和德国科学家分

46、别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器 、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。 程控滤波器就

47、是在这一背景下产生的。滤波器有各种不同的分类，一般有如下几种：按处理信号类型分类按处理信号类型分类，可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类；离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。当然，每个分类又可继续分下去。实际上有些滤波器很难归于哪一类，例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器，又可属于混合滤波器，还可属于有源滤波器。因此，我们不必苛求这种“精确”分类，只是让人们了解滤波器的大体类型，有个总体概念就行了。按选择物理量分类，滤波器可分为频率选择、幅度选择、时间选择（例如PCM制中的话路信号）和信息选择（例如匹配滤波器）等四类滤波器。按频率通

48、带范围分类，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别，而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器，因为它有周期性的通带和阻带。在各类滤波器中，程控滤波器很难归类于哪一类。程控滤波器是目前最为高端的滤波器，对于频率在几赫兹到几千赫兹之间不等的信号很有必要采用多种截止频率的滤波器，用程控方法对频率动态范围宽的信号进行滤波。本系统设计的就是这类程控滤波器1-3。随着现代技术的发展，滤波器技术在电子行业中的应用越发重要。本设计主要对程控滤波器进行研究，包括小信号的程控放大、程控滤波进行深入研究与探讨，主要要以下几大研究方向：1）. 基本要求（1）放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，

49、增益10dB步进可调，通频带为100Hz40kHz，放大器输出电压无明显失真。（2）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB， RL=1kW。（3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB， RL=1kW。（4）电压增益与截止频率的误差均不大于10%。（5）有设置参数显示功能。2）. 发挥部分（1）放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV；增益10dB步

50、进可调，电压增益误差不大于5%。（2）制作一个四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏1dB，-3dB通带为50kHz，要求放大器与低通滤波器在200kHz处的总电压增益小于5dB，-3dB通带误差不大于5%。（3）制作一个简易幅频特性测试仪，其扫频输出信号的频率变化范围是100Hz200kHz，频率步进10kHz。1 系统方案设计论证1.1 系统总体设计方案本次设计主体为实现程控滤波器的设计，对输入的10mV小信号进行放大滤波。首先对信号进行程控放大，程控放大部分为060dB的10的dB步进可调，经放大后的信号在经过程控滤波器进行滤波处理，滤波器为截止频率1KHz40KHz的频率范围，截止频率步进为1KHz。控制