如何使用FPGA實現(xiàn)可編程數(shù)字濾波器系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)基于開關(guān)電容濾波器原理，以單片機(jī)和FPGA為控制核心制作程控濾波器。系統(tǒng)前級放大器由固定增益放大電路和程控D/A衰減器組成，采用集成開關(guān)電容可編程濾波器芯片max262作為主體濾波器，利用歸一化思想設(shè)計四階無源橢圓型低通濾波器，以DDS技術(shù)產(chǎn)生掃頻信號制作幅頻特性測試儀。本系統(tǒng)擴(kuò)展了帶通、帶阻濾波器設(shè)置，截止頻率處波形失真度測量和頻譜分析等功能，以鍵盤和LCD顯示作為人機(jī)交互，界面友好。

　　在數(shù)字信號處理領(lǐng)域，濾波器的設(shè)計是必不可少的，但在不同的場合對濾波器的要求是不同的。本文針對這個問題，提出了用數(shù)字的方法來控制和設(shè)計相應(yīng)的濾波器，并將濾波器設(shè)計時所要用的到幅頻分析儀集成到本系統(tǒng)中，讓本系統(tǒng)的實用性大大增加。本系統(tǒng)還能利用FPGA實現(xiàn)的FFT對信號進(jìn)行特定頻點的頻譜和失真分析度分析，為所設(shè)計的濾波提供更多的特性分析，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。 另外，系統(tǒng)以四階無源橢圓型低通濾波器的幅頻特性作為本系統(tǒng)的自校正標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性。

　　2.1放大器的選擇與論證

　　方案一：采用增益可控的運放AD603。通過改變AD603增益控制引腳的電壓差實現(xiàn)程控放大。但一階的AD603不能滿足增益最高60dB的要求，如果進(jìn)行級聯(lián)，實現(xiàn)0～60dB的增益動態(tài)范圍，需要考慮AD603的衰減特性作增益配，不便于計算和控制。

　　方案二：采用固定增益放大加D/A程控衰減的方法。首先對信號進(jìn)行足夠增益的放大，然后利用DAC輸出信號與參電壓的比例關(guān)系，從參考端輸入信號，通過改變控制字達(dá)到對輸出信號衰減控制的目的。此方案只要選擇合適DAC，就可以達(dá)到高精度和高靈敏度的增益控制，配合前級信號預(yù)放大，可實現(xiàn)增益可程控的放大器。由于系統(tǒng)對增益控制精度要求較高，所以本系統(tǒng)采用方案二。