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基于FPGA的程控滤波器的设计
摘要：以单片机和可编程逻辑器件（fpga）为控制核心，设计了一个程控滤波器，实现了小信号程控放大、程控调整滤波器截止频率和幅频特性测试的功能。其中放大模块由可变增益放大器ad603实现，最大增益60db,10db步进可调，增益误差小于1%.程控滤波模块由max297低通滤波、tlc1068高通滤波及椭圆低通滤波器构成，滤波模式用模拟开关选择。本系统程控调整有源滤波的-3 db截止频率，使其在1~30 khz范围内可调，误差小于1.5%.此外，采用有效值采样芯片ad637及12位并行a/d转换器max120实现了对扫频信号幅度的测量。滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，可用于对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除。它在电子领域中占有很重要的地位，在信号处理、抗干扰处理、电力系统、抗混叠处理中都得到了广泛的应用。而对于程控滤波器，该系统的最大特点在于其滤波模式可以程控选择，且-3 db截止频率程控可调，相当于一个集多功能于一体的滤波器，将有更好的应用前景。此外，系统具有幅频特性测试的功能，并通过示波器显示频谱特性，可直观地反应滤波效果。 1 方案论证与选择 1.1 可变
程控滤波器的设计
和噪声。程控滤波器部分采用开关电容滤波器实现。开关电容滤波器是由mos开关、mos电容和mos运算放大器构成的集成滤波器，其开关电容组在时钟频率的驱动下，可等效成1只与时钟频率有关的等效电阻r=1／2πcfc。其中c为开关电容组的电容,fc为滤波器时钟频率。当用外部时钟改变fc时，等效电阻r改变，从而可改变滤波器的时间常数，也改变滤波特性。开关电容滤波器可直接处理模拟信号，而不必像数字滤波器需要a／d、d／a转换，这样简化电路设计，提高系统的可靠性。该系统采用集成的开关电容滤波器max297实现低通滤波，采用max263实现高通滤波。利用电感和电容可搭建各种类型的滤波器该系统利用无源lc滤波器技术，参照滤波器设计手册相关参数，比较容易地实现较理想的四阶椭圆低通滤波器，采用有源rc滤波器实现带通滤波器。放大器输出信号通过滤波器后加在1 kω的负载上，各滤波器的输出切换由继电器实现。该系统以单片机和fpga为控制核心，辅以dds扫频电路，经有效值检波电路，实现幅频特性的测试与显示。系统性能指标达到设计要求，工作可靠，用户界面友好。 3 理论分析与电路设计 3
新型旋转机械扭振监测仪的研制
，可抑制干扰，并能有效地跟踪复杂环境下齿信号的时序。1．1 跟踪滤波实际环境中常存在电气干扰等信号，使得传感器输出信号发生畸变及存在毛刺等，从而影响齿信号脉冲到来时刻的计数值。所以对信号作前端处理时，需采用滤波器除掉高频杂波等干扰信号。在传统扭振测量中，对于转速相对稳定的动力设置，常应用中心频率固定的滤波器；而当转速变化范围较大时，如重型车辆传动抽系扭振的监测分析中，就需要滤波器的中心频率能跟踪转速的变化。考虑到干扰信号主要是高频噪声，所以在信号前端处理部分采用低通滤波器，芯片为maxim公司的max297，如图2所示。图2 max297是8阶低通椭圆开关电容滤波器，其滚降速度快，从通频带到阻带的过渡带可以做得很窄。其时钟可调拐角频率范围为0.1hz～50khz；时钟与拐角频率比为50：1；可外接时钟或使用内部时钟；可单、双电源工作。此外，max297还有一个独立的运算放大器（反相输入端已接地），用于后置滤波、反混叠滤波等连续时间低通滤波器中。齿信号分为两路，一路进入max297，另一路经比较器整形后，输入由cd4046等组成的倍频器进行倍频。考虑到信号波动问题，倍频系数选作60，锁相环分频
基于2.4GHz频段的射频信号发生器设计
司的一款高性能频率合成器，最高工作频率达到4ghz。adf4113主要由一个低噪声数字鉴相器(pfd)、一个精密电荷泵、一个可编程参考分频器、可编程a(6bit)及b(13bit)分频计数器和一个双模分频器(p/p+1)构成。max2750是maxim公司用于2.4ghz到2.5ghz的ism频段的压控振荡器，工作在2.4ghz～2.5ghz的ism频段，其电路结构如图5所示。 lpf的作用就是虑除电压的高频干扰，从而获得较为稳定的电压。lpf的设计可以采用专用的程控滤波器芯片实现，比如用max297可以实现对低通截至频率的调整，其截至频率为0～50khz，这样设计更加灵活;另一种方式就是采用标准的3阶无源环路滤波器，即用lrc电路设计。图5 max2750电路图设计测试确定各级测试频率和输入输出db值，完成系统调试。进入max2671的中频信号功率为-30dbm～-20dbm，射频本振信号功率为-10dbm～+5dbm。通过测试，射频本振信号电路的输出频谱如图6所示。由图可以看到，该信号源输出功率达到了-9dbm，完全能够满足上混频器max2671射频本振信号输
基于MSP430F499的波形合成器
的峰值检波电路由二极管电路和电压跟随器组成，当输入电压正半周导通时，检波管导通，对电容充电。选择适当的电容值，使得电容充电速度大于放电速度，这样电容两端的电压可以保持在最大电压处从而实现峰值检波。峰值检波能检测的信号频率范圈很宽，被检测信号频率低时检波的纹波较大，且二极管是非线性元件，当交流电压较小时，检测的直流电压偏离其峰值较多。而采用有效值检波不仅可以直接测得各种波形的真实有效值，而且测量精度高。 2 系统整体方案设计本系统用fpga产生方波，分频后用八阶椭圆低通开关电容滤波器max297初步滤波，然后用三阶低通巴特沃斯滤波器进一步滤波。分频滤波后即可得到10 khz、30 khz、50 khz的正弦波。可通过按键选择波形和合成阶数。通过rc移相网络使得信号产生确定的相位差，根据方波三角波各次谐波组成关系，把各次谐波叠加，即可得到近似方波和三角波。各次谐波信号依次经过峰值检波电路处理后送入单片机，单片机对分频滤波后的信号采样，经过一系列处理后，将峰值用lcd显示。系统框图如1所示。图1 系统框图 3 系统硬件电路设计 3.1 整个系统中电源的去耦问题

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