经过对测试数据分析得出结论：低通滤波器截止频率1kHz步进可调，通带性能好，截止频率误差为 6% ，完成了题目的要求。

  测试条件：Uipp=10mv,测试仪器：信号源采用F40,示波器 放大器增益40DB

  因此，在与的比值固定时，开关频与截止频率成正比，因此可用开关频率控制截止频率的大小。

  同理，二阶高通滤波器电路进行开关电容等效后，开关频率能控制截止频率的大小。开关频率的大小所对应的截止频率与低通时一样，方便了系统模块设计和程序的编写。

  本系统以凌阳61单片机作为主控单元，将设计任务分为放大器，低通滤波器，高通滤波器，椭圆滤波器，人机接口单元等功能模块。

  放大器用AD620和数字电位器组成的放大电路两级串联构成。单片机通过控制数字电位器的阻值大小来控制放大器放大倍数。滤波器在单片机控制信号作用下在低通，高通，椭圆三种工作方式的切换。低通和高通滤波电路采取模拟开关，电容和运算放大器组成，单片机通过控制模拟开关的通断频率，来实现截止频率的调节。本系统还设计了良好的人际交互接口，实现了键盘处理，液晶显示，语音报数等功能。

  方案二：用DAC的电阻网络，改变电阻的方法，电流输出型DAC内含R-2R电阻网络，可当作运放的反馈电阻或输入电阻，在DAC输入数据的控制下，实现放大器增益的程控改变。该方案的优点无需外接精密电阻，增益完全由输入的数字量决定，就可以对信号进行放大或衰减，使用起来更便捷；缺点是信噪比较低，通频带较窄。

  方案三：非易失性数字电位器改变电阻，克服了模拟电位器的主要缺点，无噪声，寿命长，阻值可程控改变，设定阻值掉电记忆。该方案优点是增益范围宽，占用μP口少，成本低。通频带取决于运放的通频带。

  我们采用的是RC结构的二阶滤波电路。低通滤波时：根据二阶的低通滤波函数，在大于截止频率fc时，幅频特性曲线dB。再加上放大器的40dB增益，总增益为27.96dB，达到了题目小于30 dB的要求。高通滤波时：根据二阶的高通滤波函数，在小于截止频率fc时，幅频特性曲线dB。再加上放大器的40 dB增益，总增益为27.96dB，也达到了题目小于30 dB的要求。

  由于运算放大器在高频时，其带宽下降，放大倍数减小，因此我们采用两级放大，具体电路图如图2.2：

  本系统以凌阳16位单片机为控制核心，利用开关电容技术实现程控滤波的功能。前端放大器由运放和数字电位器构成，实现了增益0—60dB，步进10dB可调。

  摘要：本系统以凌阳16位单片机为控制核心，利用开关电容技术实现程控滤波的功能。前端放大器由运放和数字电位器构成，实现了增益0—60dB，步进10dB可调。滤波器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，实现了程控高通、低通滤波截止频率1KHz—20KHz，步进1KHz可调。设计实现了四阶低通椭圆滤波器。利用单片机和直接数字调制技术（Direct Digital synthesizer）芯片AD9850，设计并制作了简易幅频特性测试仪，扫频输出信号范围从100Hz到200KHz，步进10 KHz可调。人机接口采用4×4键盘及LCD液晶显示器，控制界面直观、简洁，拥有非常良好的人机交互性能。

  根据题目要求低通滤波器在2fc处，高通滤波器在0.5fc处，放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB，我们选用二阶电压控制滤波器。

  方案一：采用模拟开关或继电器作为开关，切换不同的RC组合来改变截止频率，优点是电路简单，缺点是电阻网络的匹配难以实现，调试很困难适合截止频率调节档位较少的滤波器。

  四阶椭圆型低通滤波器由椭圆函数压控电压源（VCVS）低通滤波节实现，借助MATLAB设计低通椭圆滤波器。

  2．⑴根据设计的基本要求，带内起伏1,-3通带为50，利用MATLAB函数,求出滤波器通带带宽。

  在本题中，电压增益为40dB，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。由于输入信号幅值很小，所以我们选用高精度的测量放大器AD620。

  我们采用方案三，非易失性数字电位器与测量放大器的组合，实现程控放大器。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。

  扫频信号由DDS芯片AD9850产生。幅频特性测试仪的频率稳定度取决于外接晶振的稳定度。选取50MHz的晶振，能轻松实现0.01Hz-12.5MHz连续扫频，而题目要求的是100Hz -200KHz，所以它足以满足规定的要求。DDS技术是开环控制，频率调节速度仅受限于逻辑门的延迟，速度高于PLL频率合成技术几个数量级。所以DDS合成速度快，频率分辨率比较高，并且线）制作了一个简易幅频特性测试仪，其扫频输出信号的频率变化范围是100Hz～200kHz，频率步进10kHz。

  简易幅频特性测试仪是以Spce61单片机位控制核心，由正弦波发生器，数据采集、处理、显示等功能模块组成。其中，扫频信号采用DDS技术实现。系统输出电压峰值保持不变得正弦波扫频信号，由单片机改变扫频信号的频率从100Hz到200kHz，以10kHz步进，从然后测出对应的输出信号峰值。经峰值检测将交流信号峰值转化为直流信号。被单片机经A/D转化后读取。单片机将输入信号频率大小和输出峰值存储在RAM中。从最小频率扫描到最大频率后，根据采集数据计算出幅频特性曲线显示在液晶屏上。

  ⑶每个低通滤波节包含一对共轭复数极点和一对虚数零点（复数极点实部为x，虚部为，零点在处）。四阶椭圆低通滤波器由两个滤波节级联构成，零极点按就近原则分配到两个滤波节

  经过对测试数据分析得出结论：放大器部分电压增益60dB，增益10DB步进可调，通频带超过了40KHz，电压增益误差在2%以内，放大器部分不仅完成了题目的基础要求，并且完成了发挥部分的要求。

  由于采样点只有21个，对AD转化的速度要求不高。我们选用TLC2543，它是12位分辨率A/D转化器，在温度范围内10μs转换时间，线LSB Max，足以满足要求。

  方案二：固定电容C，采用非易失性数字电位器改变电阻的数值，从而改变截止频率。优点是电路简单， 缺点数字电位器是分档调节，不能够实现电阻的连续可调，很难实现截止频率的精确调节。

  方案三：利用开关电容技术，利用开关和电容的组合来替代电阻，电容值保持不变，我们只要控制开关的频率，就可以等效的改变电阻，完成对滤波器截止频率的设置。对于具体分析方法在后面有详细叙述。

  程控放大器的增益，一般有两种途径，一种是改变反相端的输入电阻，另一种是改变负反馈电阻阻值。

  方案一：采用模拟开关或继电器作为开关，构成梯形电阻网络，单片机控制继电器或模拟开关的通断，从而改变放大器的增益。此方案的优点是简单，缺点是电阻网络的匹配难以实现，调试很困难。

  测试条件：Uipp=10mv,测试仪器：信号源采用F40,示波器 放大器增益40DB

  方案二：采用凌阳SPCE061A单片机。它中断资源丰富，而且内置了在线仿真、编程接口，可方便地实现在线调试。

  我们选择方案三，当前较先进的技术，并且已经有了成熟的产品，例如max260可编程滤波器

  放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，对于毫伏级的信号放大一般要采用具有高共模抑制比、高精度、高输入阻抗的测量放大器。放大器电路采取AD620和数字电位器组成。数字电位器使用的是X9241MAPI，它把0-2K,0-10K,0-10K,0-50K四个可调电阻集成在一个单片的CMOS微电路中的数控电位器，步进分别为34Ω，170Ω，170Ω，850Ω，经过组合步进更小，所以放大倍数也被控制在一个很精确的范围。

  （1）实现了放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV；增益10dB步进可调，电压增益误差不大于2%。

  （2）制作了一个四阶椭圆型低通滤波器，带内起伏≤1dB，-3dB通带为50kHz，要求放大器与低通滤波器在200kHz处的总电压增益小于5dB，-3dB通带误差不大于5%。

  在电阻的选取上，我们采取了开关电容取代电阻的方案。基本开关电容单元的原理图，如下：

  开关S1，S2采用通段受方波信号控制的模拟开关，当¢为高电平时开关S1闭合，当¢为低电平时S1开通。S2的开通关断情况与S1相反。在时钟周期Tc内，从1端向2端传输的电荷量为：。

  可见基本开关电容单元可以等效为一个电阻。而且方波信号的频率与信号频率的比值越大，这种近似性越好。