单片机的可控放大器程控滤波器设计

摘要：基于单片机设计了一种可控放大器程控滤波器。可控放大部分以可控放大器PGA203为核心，实现输出增益的动态调整；程控滤波器以开关电容滤波器LMF100为核心，使用DDS芯片AD9850产生可变的时钟，实现滤波器的截止频率可调；幅频特性测试仪采用AD9850产生扫频信号，AD837进行有效值检测，TLC5510进行A／D转换；以STC12C5A32AD单片机为控制核心，利用键盘数码管和液晶屏实现增益和截止频率的预置，以及测试和显示功能。
关键词：PGA203；LMF100；AD9850；STC12C5A32AD

1 概述
滤波器是通信系统、信号处理和数据传送等领域中至关重要的环节，尤其在数据采集处理系统中，其性能好坏直接影响到整个系统的性能。其中，增益和截止频率是衡量有源滤波器的重要指标。为了实现增益和截止频率可调，传统的设计方法是采用调节反馈电阻和滤波电容，但要使增益和截止频率步进可调，则必须采用新的方法。
本文设计的程控滤波器系统性能良好，采用可控放大器PGA203级联的方式实现60 dB的增益调制，增益6 dB步进可调(输入信号电压振幅为10mV)。对开关电容滤波器LMF100按不同方式级联，实现低通、高通的滤波处理，其-3 dB截止频率在1～25 kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz；设计的简易幅频特性测试仪能自动测量放大器通频带、截止频率和显示测试数据。

2 系统总体设计
采用双机通信的方式。主机主要用来读键盘、A／D转换结果，控制液晶屏和从机。从机接到主机的命令后，控制DDS芯片AD9850产生扫频信号和时钟信号，并控制增益大小。系统结构框图如图1所示。

3 系统硬件设计
3．1 增益放大器
如图2所示，采用4片数字控制的可编程增益放大器PGA203和TL082相结合来进行增益放大，其中TL082起微调作用。为了达到最好的效果，将滤波器放在3片PGA203和1片PGA203中间，图2中略。PGA203的数控增益范围是1、2、4、8(二进制)，对引脚1(A0)、引脚2(A1)输入不同的逻辑电平决定PGA203的放大倍数。