單片機的可控放大器程控濾波器設計

摘要：基于單片機設計了一種可控放大器程控濾波器。可控放大部分以可控放大器PGA203為核心，實現輸出增益的動態調整；程控濾波器以開關電容濾波器LMF100為核心，使用DDS芯片AD9850產生可變的時鐘，實現濾波器的截止頻率可調；幅頻特性測試儀采用AD9850產生掃頻信號，AD837進行有效值檢測，TLC5510進行A／D轉換；以STC12C5A32AD單片機為控制核心，利用鍵盤數碼管和液晶屏實現增益和截止頻率的預置，以及測試和顯示功能。
關鍵詞：PGA203；LMF100；AD9850；STC12C5A32AD

1 概述
濾波器是通信系統、信號處理和數據傳送等領域中至關重要的環節，尤其在數據采集處理系統中，其性能好壞直接影響到整個系統的性能。其中，增益和截止頻率是衡量有源濾波器的重要指標。為了實現增益和截止頻率可調，傳統的設計方法是采用調節反饋電阻和濾波電容，但要使增益和截止頻率步進可調，則必須采用新的方法。
本文設計的程控濾波器系統性能良好，采用可控放大器PGA203級聯的方式實現60 dB的增益調制，增益6 dB步進可調(輸入信號電壓振幅為10mV)。對開關電容濾波器LMF100按不同方式級聯，實現低通、高通的濾波處理，其-3 dB截止頻率在1～25 kHz范圍內可調，調節的頻率步進為1kHz；設計的簡易幅頻特性測試儀能自動測量放大器通頻帶、截止頻率和顯示測試數據。

2 系統總體設計
采用雙機通信的方式。主機主要用來讀鍵盤、A／D轉換結果，控制液晶屏和從機。從機接到主機的命令后，控制DDS芯片AD9850產生掃頻信號和時鐘信號，并控制增益大小。系統結構框圖如圖1所示。

3 系統硬件設計
3．1 增益放大器
如圖2所示，采用4片數字控制的可編程增益放大器PGA203和TL082相結合來進行增益放大，其中TL082起微調作用。為了達到最好的效果，將濾波器放在3片PGA203和1片PGA203中間，圖2中略。PGA203的數控增益范圍是1、2、4、8(二進制)，對引腳1(A0)、引腳2(A1)輸入不同的邏輯電平決定PGA203的放大倍數。