基于C8051F020的程控滤波器的实现

摘 要:本系统由可控增益放大器、程控滤波器、信号发生器、控制部分等组成。可控增益放大器部分以DAC7541作为核心器件,实现了输出增益的动态调整;程控滤波器采用两片D/A转换器件TLC7528以及四片宽带运放运放OPA606构成,实现滤波器截止频率和Q值可调;频率特性测试仪采用DDS做信号源。以单片机作为控制核心,实现增益和截止频率的预置,并实现功能测试和显示。系统性能指标达到了设计要求,安全可靠,用户界面友好。

关键词:程控滤波器DAC7541TLC7528C8051F020 DDS(AD9851)

中图分类号:TN01文献标识码:A文章编号:1007-3973 (2010) 07-090-02

1引言

滤波器是通信系统、信号处理和数据传送等领域必不可少甚至是至关重要的环节,尤其在数据采集处理系统中,是十分重要的组成部分,其性能的好坏直接影响整个系统的性能。

本文设计的程控滤波器系统性能良好,由可控增益放大器、程控滤波器、信号发生器、控制部分等部分组成,采用DAC7541与C8051F020相结合,实现1000倍以内任意增益设置,并满足高、低、带通滤波参数的要求,截止频率灵活可调,且用户界面友好直观。

2系统总体结构

本系统由可控增益放大器、程控滤波器和图形显示等系统构成。

系统总体构成图如图1所示

图1系统总体构成

3单元电路设计与实现

3.1放大器电路

根据设计任务要求,采用两级放大的设计。前级通过INA128和OPA637放大1000倍,后级通过单片机对AD7541数控衰减,这样即可实现0dB~60dB之间的10dB步进。程控放大器电路见图2。

图2程控放大器电路图

3.2滤波电路

此程控滤波器由两片TLV7528及四片OPA606构成.电路如图3所示。第一片TLV7528控制滤波器的Q值和增益,第二片TLV7528控制滤波器的截止频率。运算放大器OPA606的带宽是13MHz,远远能满足题目所要求的条件。

将电路中的电容设为相等值即C1=C2,电阻R2=R3. 若设单片机控制其中一片TLC7528使之两个电阻网络的电阻值分别为Rs、Rf另一片的两个电阻网络的电阻值分别为R1、R2.

则品质因数:

增益为:

滤波器的截止频率为:

滤波电路见图3。

图3滤波器部分电路图

3.3幅频特性部分

采用专用DDS集成芯片AD9851产生扫频信号,然后经过AD811来消除信号的直流偏置,并由单片机控制其输出频率。

3.4真有效值转换部分

真有效值转换部分由AD637构成,AD637对滤波器输出的信号进行有效值转换,然后通过ADS8326对转换的有效值进行采样后输出给单片机单片机将此值进行处理后在12864液晶上显示出来,即画出幅频特性曲线。

4系统软件设计

本系统的软件程序相对独立简单,模块之间相互独立的工作,由按键的中断进入相应的工作界面。

主程序流程图如图4所示。5测试方法与测试结果

电路总增益的测量:

通过从前置放大电路输入信号经过DA衰减以后,测从滤波电路输出的总增益。测试结果如表1所示。

6结语

此次程控滤波器的设计,程控放大部分采用DAC7541,12位的DA能实现1000倍以内的任意放大倍数。滤波器部分,采用了两片TLC7528,最大截止频率可以设置为25K,且可分别设置为低通、高通、带通。设置的截止频率与实际测得的截止频率误差很小。幅频特性测试仪部分采用12864液晶显示,界面友好直观。

参考文献:

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