放大器设计和程控滤波.docVIP

可控放大器设计 一、任务 设计并制作一个可控放大器，其组成框图如图1所示。放大器的增益可设置；低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器的通带、截止频率等参数可设置。 图1可控放大器组成框图 二、要求 1．基本要求 （1）放大器输入正弦信号电压振幅为20mV，电压增益为40dB，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30dB,RL=1k(。 （3）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz～20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1k(。 （4）截止频率的误差不大于10%。 （5）有设置参数显示功能。 系统方案 放大器 题目要求放大器通带100HZ-40KHZ，增益40dB。本方案采用NE5532运放芯片，做成两级运放，第一级增益10dB，第二级增益10dB。NE5532运放单位增益带宽10MHZ，因此本方案满足题目要求。 2．程控滤波电路 采用开关电容滤波器。与数字滤波相比，省去了量化过程，因而具有处理速度快、整体结构简单等优点。开关电容滤波器的滤波特性取决于电容比和时钟频率，只要精确控制时钟频率，便可以精确调节滤波器的中心频率。开关电容滤波器可直接处理模拟信号，不需要A／D、D／A变换，简化了电路设计，提高了系统的可靠性。集成开关电容滤波器通常内置多种滤波器模块，通过外接少量电阻可以将各种模块配置为高通，低通，带通，带阻等常见形式，由于其滤波器的截止频率由外部时钟决定，只要有一个稳定的外部时钟，滤波器的截止频率是可以保证精度的，同时，为了校准元件误差，可以通过时钟频率的微调，改变滤波器的截止频率。 四、理论分析计算 1．增益的计算 放大电路采用相放大放大倍数计算公式Avf=Rf/R1?? Av=20lgAvf 当增益Av=10dB?Avf=3.16=Rw/470。由此可计算出Rw=1485.2欧姆进而可计算出增益分别为20、30、40、50、60时Rw的值。调节Rw的值即可获得所需的增益。 根据公式： N由MAX262芯片管脚A0、A1、A2、A3、D0、D1的编码决定，可由单片机编程控制，是外部时钟输入，由这两个因素决定滤波器的中心频率。 根据以上分析结果，将89S52的ALE信号送到MAX26的CLKA和CLKB引脚作为时钟信号及晶振频率 1/6 及2MHz作为MAX26的外部时钟时钟频率 这里的N由MAX262芯片管脚A0、A1、A2、A3、D0、D1确定，通过单片机控制确定恰当的滤波器Q值。 （3）滤波器的工作方式—带通、低通、高通的选择 滤波器工作在带通、高通、低通等模式由MAX263的M1、M0的电平值决定，可由单片机控制滤波器的工作方式（滤波器的函数）。 （4）有关fo和Q设置的详细参数见下图。（材料见MAX262芯片文档） 表1 MAX262的工作方式编码 五、电路设计 1．放大器设计 图2 放大器电路图 放大器采用二级放大，一级放大增益=11，略大于20dB，二级放大器增益=11，略大于20dB，经二级放大器放大后总增益略大于40dB。 经仿真，放大器对100KHZ的交流小信号均可放大。 2．滤波器设计 根据题目要求，低通滤波器要求1KHZ-20kHZ频率步进可调，高通滤波器要求1KHZ-20kHZ步进可调。可采用MAX262设计一个低通和一个高通滤波器。滤波器A为低通滤波器，截止频率1KHZ-20KHZ。滤波器B为高通滤波器，截止频率1KHZ-20KHZ。 根据公式BW=f0/Q，可确定滤波器的带宽和Q的值。 滤波器参数： 表2 MAX262滤波器的参数 f0 fclk Mode 1,3 F5—F0 N1 Q6—Q0 N2 1kHz 125kHz 125.66 10000 16 10000 15.6 2kHz 250kHz 125.66 10000 16 10000 15.6 3kHz 0.5MHz 166.5 101010 42 101010 42.1 4kHz 0.5MHz 125.66 10000 16 10000 15.6 5kHz 0.5MHz 100.56 0 0 0 0 6kHz 1MHz 166.5 101010 42 101010 423 7kHz 1MHz 142.94 11011 27 11111 27 8kHz 1MHz 125.66 10000 16 10000 15.6 9kHz 1MHz 109.96 111 7