單片機(jī)的可控放大器程控濾波器設(shè)計(jì)

摘要：基于單片機(jī)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)輸出增益的動(dòng)態(tài)調(diào)整；程控濾波器以開關(guān)電容濾波器LMF100為核心，使用DDS芯片AD9850產(chǎn)生可變的時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)濾波器的截止頻率可調(diào)；幅頻特性測試儀采用AD9850產(chǎn)生掃頻信號(hào)，AD837進(jìn)行有效值檢測，TLC5510進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換；以STC12C5A32AD單片機(jī)為控制核心，利用鍵盤數(shù)碼管和液晶屏實(shí)現(xiàn)增益和截止頻率的預(yù)置，以及測試和顯示功能。
關(guān)鍵詞：PGA203；LMF100；AD9850；STC12C5A32AD

1 概述
濾波器是通信系統(tǒng)、信號(hào)處理和數(shù)據(jù)傳送等領(lǐng)域中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，尤其在數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)中，其性能好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)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(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)增益和截止頻率可調(diào)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是采用調(diào)節(jié)反饋電阻和濾波電容，但要使增益和截止頻率步進(jìn)可調(diào)，則必須采用新的方法。
本文設(shè)計(jì)的程控濾波器系統(tǒng)性能良好，采用可控放大器PGA203級(jí)聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)60 dB的增益調(diào)制，增益6 dB步進(jìn)可調(diào)(輸入信號(hào)電壓振幅為10mV)。對(duì)開關(guān)電容濾波器LMF100按不同方式級(jí)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)低通、高通的濾波處理，其-3 dB截止頻率在1～25 kHz范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的頻率步進(jìn)為1kHz；設(shè)計(jì)的簡易幅頻特性測試儀能自動(dòng)測量放大器通頻帶、截止頻率和顯示測試數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
采用雙機(jī)通信的方式。主機(jī)主要用來讀鍵盤、A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果，控制液晶屏和從機(jī)。從機(jī)接到主機(jī)的命令后，控制DDS芯片AD9850產(chǎn)生掃頻信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，并控制增益大小。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3．1 增益放大器
如圖2所示，采用4片數(shù)字控制的可編程增益放大器PGA203和TL082相結(jié)合來進(jìn)行增益放大，其中TL082起微調(diào)作用。為了達(dá)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(shù)控增益范圍是1、2、4、8(二進(jìn)制)，對(duì)引腳1(A0)、引腳2(A1)輸入不同的邏輯電平?jīng)Q定PGA203的放大倍數(shù)。