基于單片機(jī)及FPGA的程控濾波器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3．2高通濾波模塊

LTC1068是低噪聲高精度通用濾波器，當(dāng)其用于高通濾波時(shí)，截止頻率范圍1Hz～50kHz，并且直至截止頻率的200倍都無混疊現(xiàn)象。由于LTC1068的4個(gè)通道都是低噪聲、高精度、高性能的2階濾波器，因此每個(gè)通道只要外接若干電阻就可以實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通和帶阻濾波器的功能。具體電路如圖3所示。其中B端口Q值0．57，A端口Q值約為1。在電路的調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，A口的Q值需比B口Q值大，否則信號(hào)在截止頻率處幅值會(huì)有上翹。

LTC1068的時(shí)鐘頻率與通帶之比為200：1，由于LTC1068內(nèi)部對(duì)時(shí)鐘信號(hào)CLK二倍頻，所以當(dāng)截止頻率最小為1kHz時(shí)，內(nèi)部時(shí)鐘頻率其實(shí)為400kHz，故在LTC1068后面再加一個(gè)截止頻率為450kHz的低通濾波器以濾除分頻帶來的噪聲及高次諧波。

3．3低通濾波模塊

用MAX297實(shí)現(xiàn)低通濾波器。開關(guān)電容濾波器MAX297可以設(shè)置為8階低通橢圓濾波器，阻帶衰減為-80dB，時(shí)鐘頻率與通帶頻率之比為50：1。通過改變CLK的頻率，即可滿足濾波器-3dB截止頻率在1～20kHz范圍內(nèi)可調(diào)，步進(jìn)1kHz的要求。

在使用MAX297時(shí)要注意的是，當(dāng)信號(hào)頻率和采樣辨率同頻，開關(guān)電容組在電容上各次采到相同的幅度為信號(hào)幅值的信號(hào)，相當(dāng)于輸入信號(hào)為直流的情況，使濾波器輸出一個(gè)直流電平。同理，當(dāng)信號(hào)頻率為采樣頻率的整數(shù)倍時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)相同的現(xiàn)象。為此，在其前面，要增加模擬低通濾波器，把采樣頻率及其以上的高頻信號(hào)有效地排除。故又用一級(jí)MAX297，截止頻率設(shè)置為50kHz。其中時(shí)鐘頻率設(shè)置為2．5MHz。在其后面，也要增加低通濾波器，其截止頻率為150kHz，以濾去信號(hào)的高頻分量，使波形更加平滑。具體電路如圖4所示。

3．4四階橢圓低通模塊

系統(tǒng)要求制作一個(gè)四階橢圓型低通濾波器，帶內(nèi)起伏≤1dB，-3dB通帶為50kHz，采用無源LC橢圓低通濾波器來實(shí)現(xiàn)。用FilterSolution模擬仿真濾波器，隨后在Multisim中再模擬仿真并調(diào)整電容、電感的參數(shù)使其為標(biāo)稱值。此外，在橢圓濾波器前后接射級(jí)跟隨器避免前后級(jí)影岣。具體電路如圖5所示。