使用FPGA實現可編程數字濾波器系統的論文說明

2021-01-16 電子發燒友

　　本系統基於開關電容濾波器原理，以單片機和FPGA為控制核心製作程控濾波器。系統前級放大器由固定增益放大電路和程控D/A衰減器組成，採用集成開關電容可編程濾波器晶片max262作為主體濾波器，利用歸一化思想設計四階無源橢圓型低通濾波器，以DDS技術產生掃頻信號製作幅頻特性測試儀。本系統擴展了帶通、帶阻濾波器設置，截止頻率處波形失真度測量和頻譜分析等功能，以鍵盤和LCD顯示作為人機互動，界面友好。

　　在數位訊號處理領域，濾波器的設計是必不可少的，但在不同的場合對濾波器的要求是不同的。本文針對這個問題，提出了用數字的方法來控制和設計相應的濾波器，並將濾波器設計時所要用的到幅頻分析儀集成到本系統中，讓本系統的實用性大大增加。本系統還能利用FPGA實現的FFT對信號進行特定頻點的頻譜和失真分析度分析，為所設計的濾波提供更多的特性分析，擴大了應用範圍。 另外，系統以四階無源橢圓型低通濾波器的幅頻特性作為本系統的自校正標準，大大提高了系統的適應性。

　　放大器的選擇與論證

　　方案一：採用增益可控的運放AD603。通過改變AD603增益控制引腳的電壓差實現程控放大。但一階的AD603不能滿足增益最高60dB的要求，如果進行級聯，實現0～60dB的增益動態範圍，需要考慮AD603的衰減特性作增益分配，不便於計算和控制。

　　方案二：採用固定增益放大加D/A程控衰減的方法。首先對信號進行足夠增益的放大，然後利用DAC輸出信號與參考電壓的比例關係，從參考端輸入信號，通過改變控制字達到對輸出信號衰減控制的目的。此方案只要選擇合適的DAC，就可以達到高精度和高靈敏度的增益控制，配合前級信號預放大，可實現增益可程控的放大器。

　　由於系統對增益控制精度要求較高，所以本系統採用方案二。

 

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