程控滤波器的设计与仿真毕业论文

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1、程控滤波器的设计与仿真毕业论文目录一、引言1(一)课题背景1(二)滤波器的发展1(三)论题的设计与要求2(四)滤波器的分类2(五)本文的研究内容4二、系统组成5(一)程控滤波器的总体说明51、程控放大器电路52、程控滤波器电路63、幅频特性测试设计6(二)系统主要单元电路设计71、系统简介72、程控放大器电路83、程控滤波电路84、四阶椭圆低通滤波器设计电路105、幅频特性测试设计126、峰值检波电路14三、系统电路详解17(一)器件介绍171、单片机AT89C52172、滤波器芯片MAX262183、固定放大器PGA103204、AD752021(二)功能电路图22

2、1、程控放大电路222、程控滤波电路233、系统总机电路25(三)系统测试及其结果271、放大器测试及其结果272、低通滤波器测试及其结果283、椭圆滤波器测试及其结果294、幅频特性测试及其结果305、误差分析30四、软件设计30(一)系统软件设计与实现305(二)系统程序的编译与仿真31结论35致谢36参考文献37附录38一、引言(一)课题背景什么是滤波器呢?从广义上来说,凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器,在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛,从某种意义上来说滤波器的发展进程就代表了电子业的发展进程,在所有的电子部件中,使用最多、技术最为

3、复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。我国的电子行业还处于发展阶段,相对于发达国家我们还有不小的差距,所以我们必须投入更大的努力改变这一现状,从而做到不求人,只求己。(二)滤波器的发展51917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向

4、。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展,到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代,致力于各类新型滤波器的研究,努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然,对滤波器本身的研究仍在不断进行。我国广泛使用滤波器是50年代后期的事,当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展,我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。(三

5、)论题的设计与要求(1)放大器输入正弦信号电压振幅为10mV,电压增益为60dB,增益10dB步进可调,通频带为100Hz~40kHz,放大器输出电压无明显失真。(2)滤波器可设置为低通滤波器,其-3dB截止频率fc在1kHz~20kHz范围内可调,调节的频率步进为1kHz,2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于40dB,RL=1kW。(3)电压增益与截止频率的误差均不大于10%。(4)有设置参数显示功能。(四)滤波器的分类滤波器有各种不同的分类,一般有如下几种。5滤波器模拟数字有源异类无源取样模拟数字混合表面波传输线各类谐振器陶瓷晶体机械RLC自适应复数多维窄带F

6、IRIIR开关拓扑电荷转移器开关电容CCDBBDRCRCLCSRCMOSSET-C图1-1滤波器的分类(1)按处理信号类型分类按处理信号类型分类,可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类;离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。当然,每个分类又可继续分下去,总之,它们的分类可以形成一个树形结构,如图所示。实际上有些滤波器很难归于哪一类,例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器,又可属于混合滤波器,还可属于有源滤波器。因此,我们不必苛求这种“精确”分类,只是让人们了解滤波器的大体类型,有个总体概念就行了。5(2)按选择物

7、理量分类按选择物理量分类,滤波器可分为频率选择、幅度选择、时间选择(例如PCM制中的话路信号)和信息选择(例如匹配滤波器)等四类滤波器。(3)按频率通带范围分类按频率通带范围分类,滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别,而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器,因为它有周期性的通带和阻带。(五)本文的研究内容本次课题主要研究的是以单片机为核心控制而设计的程控滤波器,硬件以单片机AT89C52为核心控制,主要由PGA103放大器、程控滤波器MAX262、椭圆滤波器和幅频特性测试(DDS)等部分组成。本系统可实现程控滤波,放大器增益可设置;低通或高通滤

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