一种高精度可调的多模式程控滤波器的制作方法

本实用新型属于通信技术领域，尤其涉及一种高精度可调的多模式程控滤波器。

背景技术：

目前市场上普遍使用的滤波器都是较为普通且比较传统的，普通的滤波器具有调节精度低、易产生工作误差等不足，在工作时产生的误差，不仅会影响整个系统的精确度，而且还会造成很多不良的后果。

除此之外，普通的滤波器还存在着功能单一，人机界面不友好，而且经常跳变等缺陷，使用麻烦。随着集成电路技术的发展，目前已有高阶专用的开关电容滤波器芯片，但其价格高，电路噪声也不尽如人意，而且还存在着信号混叠等问题。因此，滤波器的研发和改进具有重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高精度可调的多模式程控滤波器，旨在解决生产过程中的调节精度低、人机交互界面不友好等问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种高精度可调的多模式程控滤波器，包括：人机接口单元模块、放大器模块、主控单元模块、滤波器模块和方波输出模块，所述放大器模块的信号输入端连接输入信号，所述人机接口单元模块与主控单元模块相互连接，所述主控单元模块连接于所述放大器模块、滤波器模块、方波输出模块，所述放大器模块连接于所述滤波器模块，所述方波输出模块连接于所述滤波器模块，所述滤波器模块的信号输出端连接到输出信号。

进一步根据本实用新型所述的高精度可调的多模式程控滤波器，所述人机接口单元模块包括键盘输入模块和液晶显示模块，所述键盘输入模块连接于所述主控单元模块，所述主控单元模块连接于所述液晶显示模块。

进一步根据本实用新型所述的高精度可调的多模式程控滤波器，所述放大器模块的电路主要包括两个AD620型运算放大器A1、A2，还包括可变电阻R1、R2；输入电压u1与所述运算放大器A1的引脚3连接，所述运算放大器A1的引脚2与引脚5均接地；所述运算放大器A1的引脚1与引脚8通过所述可变电阻R1相连接，所述运算放大器A1的引脚6与所述运算放大器A2的引脚3连接，所述运算放大器A2的引脚1与引脚8通过所述可变电阻R2相连接，所述运算放大器A2的引脚2与引脚5均接地，引脚6与输出电压u2连接，所述运算放大器A1的引脚7与所述运算放大器A2的引脚7均与+15V连接，所述运算放大器A1的引脚4与所述运算放大器A2的引脚4均与-15V连接。

进一步根据本实用新型所述的高精度可调的多模式程控滤波器，所述主控单元模块包括Spce凌阳61单片机最小系统和滤波器选择模块，所述Spce凌阳61单片机最小系统连接于所述滤波器选择模块，所述滤波器选择模块连接于所述滤波器模块，所述Spce凌阳61单片机最小系统连连接于所述放大器模块和方波输出模块。

进一步根据本实用新型所述的高精度可调的多模式程控滤波器，所述滤波器模块的电容等效电路原理图主要包括运算放大器A，还包括开关k1、k2、k3、k4，电容c1、c2、c3、c4，电阻R3、R4；输入电压u1与所述开关k1连接，所述开关k1另一端与所述开关k2连接，同时连接所述电容c1，所述电容c1另一端接地，所述开关k2另一端连接所述开关k3，同时连接所述电容c3，所述电容c3另一端连接所述运算放大器A的引脚1，所述开关k3另一端与所述开关k4连接，同时连接所述电容c2，所述电容c2另一端接地，所述开关k4另一端连接所述电容c4，同时连接所述运算放大器A的引脚3，所述电容c4另一端接地，所述运算放大器A的引脚2通过所述电阻R3接地，所述运算放大器A的引脚1与引脚2通过所述电阻R4相连接，同时所述运算放大器A的引脚1接输出电压u2，引脚4接VCC，引脚5接VDD。

进一步根据本实用新型所述的高精度可调的多模式程控滤波器，所述方波输出模块包括受单片机控制的方波输出模块和截止频率控制模块，所述受单片机控制的方波输出模块连接于所述截止频率控制模块，所述截止频率控制模块连接于所述滤波器模块，所述主控单元模块连接于所述受单片机控制的方波输出模块。

本实用新型与现在技术相比，其有益效果在于：

1.本实用新型以凌阳61位单片机为控制核心，前端由运放和数字电位器构成，实现0—60dB的增益，步进10dB可调，采用模拟开关和电容的组合替代电阻的技术，构成RC有源滤波网络，实现程控高通、低通滤波截止频率1KHz—20KHz，步进1KHz可调。

2.本实用新型利用单片机和直接数字调制技术，设计并制作了简易幅频特性测试仪实现扫描输出信号范围从100KHz到200KHz，步进10KHz可调；人机接口采用4×4键盘及LED液晶显示器，控制界面直观、简洁，拥有良好的人机交互性能。

3.本实用新型提供了低通、高通、椭圆三种滤波模式，可以根据需求，切换不同滤波方式，实现不同的滤波功能。

附图说明

图1是本实用新型的系统总体设计图；

图2是本实用新型滤波器模块的电容等效电路原理图；

图3是本实用新型放大器模块的电路设计原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型包括人机接口单元模块、放大器模块、主控单元模块、滤波器模块、方波输出模块。

所述放大器模块的信号输入端连接输入信号，所述人机接口单元模块与主控单元模块相互连接，所述主控单元模块连接于所述放大器模块、滤波器模块、方波输出模块，所述放大器模块连接于所述滤波器模块，所述方波输出模块连接于所述滤波器模块，所述滤波器模块的信号输出端连接到输出信号。

所述人机接口单元模块包括键盘输入模块和液晶显示模块。所述键盘输入模块连接于所述主控单元模块，所述主控单元模块连接于所述液晶显示模块。

所述主控单元模块包括Spce凌阳61单片机最小系统和滤波器选择模块，所述Spce凌阳61单片机最小系统连接于所述滤波器选择模块，所述滤波器选择模块连接于所述滤波器模块，所述Spce凌阳61单片机最小系统连连接于所述放大器模块和方波输出模块。

所述方波输出模块包括受单片机控制的方波输出模块和截止频率控制模块，所述受单片机控制的方波输出模块连接于所述截止频率控制模块，所述截止频率控制模块连接于所述滤波器模块，所述主控单元模块连接于所述受单片机控制的方波输出模块。

图2是本实用新型提供的滤波器模块的电容等效电路原理图。

如图2所示，本实用新型提供的滤波器模块的电容等效电路原理图主要包括运算放大器A，还包括开关k1、k2、k3、k4，电容c1、c2、c3、c4，电阻R3、R4。输入电压u1与所述开关k1连接，所述开关k1另一端与所述开关k2连接，同时连接所述电容c1，所述电容c1另一端接地，所述开关k2另一端连接所述开关k3，同时连接所述电容c3，所述电容c3另一端连接所述运算放大器A的引脚1，所述开关k3另一端与所述开关k4连接，同时连接所述电容c2，所述电容c2另一端接地，所述开关k4另一端连接所述电容c4，同时连接所述运算放大器A的引脚3，所述电容c4另一端接地，所述运算放大器A的引脚2通过所述电阻R3接地，所述运算放大器A的引脚1与引脚2通过所述电阻R4相连接，同时所述运算放大器A的引脚1接输出电压u2，引脚4接VCC，引脚5接VDD。

本实用新型所述滤波器模块包括滤波器，滤波器有低通滤波器、高通滤波器、椭圆滤波器三种模式供滤波选择。

图3是本实用新型提供的放大器模块的电路设计原理图

如图3所示，本实用新型提供的放大器模块的电路设计原理图，主要包括两个AD620型运算放大器A1、A2，还包括可变电阻R1、R2。输入电压u1与所述运算放大器A1的引脚3连接，所述运算放大器A1的引脚2与引脚5均接地，所述运算放大器A1的引脚1与引脚8通过所述可变电阻R1相连接，所述运算放大器A1的引脚6与所述运算放大器A2的引脚3连接，所述运算放大器A2的引脚1与引脚8通过所述可变电阻R2相连接，所述运算放大器A2的引脚2与引脚5均接地，引脚6与输出电压u2连接，所述运算放大器A1的引脚7与所述运算放大器A2的引脚7均与+15V连接，所述运算放大器A1的引脚4与所述运算放大器A2的引脚4均与-15V连接。

本实用新型在使用时，人通过人机接口单元模块的键盘输入模块对截止频率和滤波器工作方式进行设定，并将结果发送至主控单元模块的Spce凌阳61单片机最小系统。输入信号经过放大器模块放大，其中放大倍数由主控单元模块的Spce凌阳61单片机最小系统控制数字电位器的阻值大小来调节，使得微弱信号放大到合适的范围。信号经过放大器模块放大后，进入到滤波器模块中，主控单元模块中的Spce凌阳61单片机最小系统根据键盘输入模块设定的滤波器工作方式发出控制信号，对滤波器的工作方式进行选择，从高通滤波器、低通滤波器、椭圆滤波器中选取一种工作方式，同时根据键盘输入模块设定的截止频率控制方波输出模块产生方波，并通过模拟开关，调节滤波器的截止频率为设定频率，使滤波器输出想要的信号，并且可以通过液晶显示器对信号的幅频特性曲线进行显示。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。