基于FPGA的程控濾波器的設(shè)計(jì)
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3．4 四階橢圓低通模塊
系統(tǒng)要求制作一個(gè)四階橢圓型低通濾波器，帶內(nèi)起伏≤1 dB，-3 dB通帶為50 kHz，采用無(wú)源LC橢圓低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。用Filter Sol ution模擬仿真濾波器，隨后在Multisim中再模擬仿真并調(diào)整電容、電感的參數(shù)使其為標(biāo)稱值。此外，在橢圓濾波器前后接射級(jí)跟隨器避免前后級(jí)影岣。具體電路如圖5所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/190784.htm
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由單片機(jī)和FPGA組成，用戶可以通過(guò)界面的顯示選擇高通、低通和橢圓濾波器，可以設(shè)置截止頻率，同時(shí)可以顯示幅頻曲線。其中單片機(jī)主要完成用戶的輸入輸出處理和系統(tǒng)控制，FPGA主要完成的功能有：控制AD9851產(chǎn)生掃頻信號(hào)、控制濾波器截止頻率的時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生以及控制兩塊D／A以顯示幅頻特性曲線。程序流程圖如圖6所示。
5 測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果
5．1 放大器測(cè)試
放大器輸入端的正弦信號(hào)頻率為10 kHz，振幅為10 mV，設(shè)定增益大小分別為10、20、30、40、50、60dB，用示波器測(cè)量實(shí)際輸出幅值，計(jì)算出實(shí)際增益，其誤差小于1％。此外，測(cè)得放大器通頻帶為1～200kHz。
5．2 低通、高通濾波器測(cè)試
將放大器增益設(shè)置為40dB，濾波器設(shè)置為低通濾波器，預(yù)置濾波器截止頻率在1～30 kHz范圍，步進(jìn)為1kHz。用示波器測(cè)量實(shí)際截止頻率，計(jì)算相對(duì)誤差小于1．5％，且2fc處的電壓總增益小于20dB。高通濾波器測(cè)試方法同理。
5．3 橢圓濾波器測(cè)試
放大器增益設(shè)置為40 dB，用示波器測(cè)量實(shí)際-3 dB截止頻率和200 kHz處的總電壓增益。測(cè)得fc=50．0kHz，在150 kHz處幅度就已幾乎衰減到0。
5．4 幅頻特性與相頻特性測(cè)試
測(cè)量低通、高通濾波器的頻率特性，在示波器上顯示其幅頻特性曲線，與所設(shè)置的濾波模式及截止頻率相符。
6 結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)放大器增益范圍10～60 dB，通頻帶1～200 kHz，增益誤差小于1％。濾波器截止頻率范圍1～30kHz，誤差小于1．5％。橢圓濾波器截止頻率誤差為0，在150 kHz處幅度幾乎衰減到0。誤差主要來(lái)源于時(shí)鐘頻率，當(dāng)截止頻率為20 kHz的時(shí)候，所需最高的時(shí)鐘頻率為2MHz，不能保證很好的時(shí)鐘沿，而且時(shí)鐘頻率也不可能精確地控制，以及放大器的非線性誤差。此外，利用DAC0800和有效值檢波電路實(shí)現(xiàn)了幅頻特性測(cè)試儀，系統(tǒng)整體性能良好。整個(gè)系統(tǒng)在單片機(jī)和FPGA的有機(jī)結(jié)合、協(xié)同控制下，工作穩(wěn)定，測(cè)量精度高，人機(jī)交互靈活。
評(píng)論