程控濾波器的設計

1 引言
濾波器就是選頻電路，可允許一部分頻率的信號通過(guò)，而抑制另一部分頻率的信號，它在數據采集、信號處理和通信系統等領(lǐng)域具有重要作用。這里提出一種基于開(kāi)關(guān)電容有源濾波器的程控濾波器，可自由選擇低通、高通和帶通模式，也可步進(jìn)調節濾波器通帶截止頻率和放大器增益。該程控濾波器設計成本低、實(shí)現簡(jiǎn)單，可廣泛應用于數字信號處理、通信、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。

2 系統設計方案
該系統設計由可控增益放大器、程控濾波器、橢圓濾波器和幅頻特性測試儀4部分組成。圖1為其系統總體設計框圖。

圖1中，可控增益放大器部分是以AD603作為核心器件，實(shí)現0～60 dB之間的增益調節。AD603為低噪聲精密可變增益放大器，溫度穩定性高，其內部由R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò )和固定增益放大器構成，加在其梯形網(wǎng)絡(luò )輸入端的信號經(jīng)衰減后，由固定增益放大器輸出，衰減量由加在增益控制接口的參考電壓決定；其增益與控制電壓呈線(xiàn)性關(guān)系，通過(guò)單片機控制，而由D／A轉換器產(chǎn)生精確的參考電壓來(lái)控制增益，從而實(shí)現較精確的數控，同時(shí)可降低干擾和噪聲。程控濾波器部分采用開(kāi)關(guān)電容濾波器實(shí)現。開(kāi)關(guān)電容濾波器是由MOS開(kāi)關(guān)、MOS電容和MOS運算放大器構成的集成濾波器，其開(kāi)關(guān)電容組在時(shí)鐘頻率的驅動(dòng)下，可等效成1只與時(shí)鐘頻率有關(guān)的等效電阻R=1／2πCfc。其中C為開(kāi)關(guān)電容組的電容,fc為濾波器時(shí)鐘頻率。