数字程控滤波器

宝鸡文理学院学报(自然科学版)，第 28卷，第 2期，第 148—149，163页，2008年 6月 Journal of Baoji University of Arts and Sciences(Natural Science)，Vo1．28，No．2，PP．148—149，163，Jun．2008 数字程控滤波器 石 玉 军 (河西学 院 物理 系 ，甘肃 张掖 734000) 摘 要：目的 通过编程改变 D／A 转换 器的数字输入量来控制滤波器的截止频率。 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 以 FP— GA 为核心 ，进行 了该 系统的硬件电路 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和软件设计。结果 实现 了基于数模转换(DAC)R-2R网络 的程控滤波器。结论 本设计能方便地控制滤波器的截止频率。 关键词 ：程控滤波器；数 字控制；FPGA 中图分类号：TN713．4 文献标志码：A 文章编号：1007—1261<2008)02—0148—02 Digital programmable filter SHI Yu—jun (Dept．Phys．，Hexi University，Zhangye 734000，Gansu，China) Abstract：Aim The cut—off frequency of programmable filter is controlled by the digital input of D／A converter though programming．Methods Hardware circuits and software are designed based on FPGA．Results A kind of programmable filter based on R一2R network of DAC are realized．Conclusion The cut—off frequency of filter can be adj usted easily by the design． Key words：programmable filter；digital control；FPGA l 问题提出 在选频网络中都要通过一个滤波器以滤除不需 要的频率分量。一般的模拟滤波器在改变时间常 数、选择不同的频率时通常是通过改变 R、C器件的 数值来实现的。这样不仅调整困难 ，而且精度无法 保证 ]。此外这些滤波器一般只能实现一种滤波功 能。采用集成芯片可以实现可编程滤波器的设计， 但是存在噪声大的问题_2。]。采用一片 D／A转换 器、几个运算放大器和一个模拟开关就能实现一个 数字控制的多功能可编程滤波器 ，通过数字量进行 控制不仅调整方便，而且能获得很高的控制精度；还 可以同时获得低通、高通滤波器的输出。 通过编程改变 D／A转换器的数字输入量就能 方便调整滤波器的截止频率 ]¨。D／A变换器 的数 字输入量的程控方法上，一般采用单片机结合人机 界面接口电路。但是这种方法的电路芯片使用较 多，连接复杂 ’ 。用 FPGA来实现对数字量的程 控 ，有集成度高、电路简单、使用方便、响应快等优 点 ]。采用 FPGA实现的程控滤波器的系统框图如 图 1所示。低通或高通滤波器通带、截止频率等参 数可设置。 十 f D · 医 ——圃 — 匡 图 1 系统框图 2 系统的硬件设计与实现 2．1 程控低通滤波器单元 利用 DAC0832数模转换芯片结合 2块 LF351 集成运算放大器实现低通滤波器设计。具体电路见 图 2(从 A、B处断开上面的部分)。低通滤波器的传 输函数为： 一 R2 ·壶 一 · R ,qL~R2· ㈩ 一 ⋯ (1)式中 是低通截止频率 ， 可以被输入数 字编码 D 控制。键入不同的 D 就可以改变截止频 * 收稿日期：2007—12—29，修回日期：2008—01一O4．E—mail：shiyj5663@163．corn 作者简介：石玉军(1972～)，男，甘肃民勤人，实验师，研究方向：电子技术． 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 石玉军 数字程控滤 波器 149 率 ，从而达到程控低通滤波器设计 目的。其中， R一15 k~2，为 DACO832内部反馈电阻的阻值。按照 (1)式求解得到的电容的容量一般偏大 ，实际使用 的电容比理论计算得到的值小。在知道 D 取最大值 时的低通截止频率参数的情况下，可以通过试探的 方法确定电容的容量。电容确定后 ，可以通过改变 D 的数字值控制截止频率的大小。 =。 图 2 程控低 通及高通滤波 电路 图 2．2 程控低通及 高通滤波单元 高通的实现采用了将低通输出和输入信号相加 的原理 ，具体过程为 ： U。一一 (【，，+ U ) (2) 其传输函数可以表示如下 ： 一 一 j ~ C -25 6 ． R,-t-R2 H ㈤ 2(∞)一一 ——— (3) 1 l ‘r、 v v‘ l ⋯ z 十 】乩 — 一 这样采用一片 DAC0832就同时实现了低通及 高通滤波器。具体电路见图 2。设计中为了保证高 通电路的精确性，一定要采用精度较高的电阻。同 时需要注意的是，低通滤波器的上限截止频率等于 高通滤波器的下限截止频率。 2．3 数 字控 制 模块及 显 示模 块 数字控制部分采用了 FPGA最小系统板 ，FP— GA芯片采用了 Cyclone EP1CT144，使用 VHDI 语 言对控制电路进行设计。显示单元采用了与 51兼 容的T89S8253进行控制，控制信息通过一块 4行 x 2O字符 的液晶模 块显示 。 数字控制方法主要采用 1个键对程控滤波电路 参数(DAC的值)进行设置(见图 1)，keyl对滤波器 的截止频率进行控制，同样采用循环方式，共设置 2O级 ，即 1 kHz～20 kHz，1 kHz步进 可调 ，截止 频 率对应的数字控制量可以采用试探法预先存储起 来，采用地址译码的方法存储起来，利用地址译码实 现控制数字量的输出。由于设计中高通输出和低通 成镜像关系，所以，低通滤波器的上限截止频率就是 高通滤波的下限截止频率。 3 系统的软件设计 FPGA控制模块的软件编写采用了硬件描述语 言 VHDI 。液晶显示部分和键盘模块 的控制采用 的是汇编语言。FPGA 开发软件为 Ahera公司的 Quartus II 6．0。 (下转第 l63页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 郑芬丽 等 村民自主经营模式的 SWOT分析及对策研究 163 应由党家村所在行政主管部门牵头，组成资产评 估领导小组，具体负责这项工作，也可以由党家村 所在行政主管部门委托专 门机构进行资产评估 。 4．3 重视社区参与 村 民自主经营模式之所以能得到广大村民的 支持，最主要的原因就是旅游业由村民自己经营， 旅游收入全部都落到村民自己手中。进行企业化 经营后 ，企业的发展要得到村民的支持和拥护 ，还 需要兼顾村 民的利 益，注重社 区参 与。很多地区 的旅游业 由于忽视 了社 区因素及 当地 居 民的要 求，没有与社区建立起合作伙伴关系而造成旅游 环境污染乃至恶化 ，经济秩序混乱乃至失调 ，文化 传统扭 曲乃至丧失 ]。由此可见 ，社 区是旅游 发 展的依托 ，企业的发展一定要兼顾社区的参与，才 会使古村落充满活力和吸引力。 参考文献 ： [1] 陈腊娇，冯利华，沈红，等．古村落旅游开发模式的 {／ 一 臂 ／；、 ，- 0， ／，-、 ／i、 ＼! ＼ i ／ ／；＼ ；＼! (上接 第 149页) 4 系统性能测试 采用 Quartus II软件中的时序仿真功能对所设 比较——金华市诸葛八卦村和郭洞村实证研究EJ]． 国土与自然资源研究，2005(4)：58—59． E2] 梁德阔．西递、宏村古村落的股份合作制经营模式 设计[J]．中国人口 ·资源与环境，2005，15(4)：123— 126． [3] 王咏，陆林 ，章德辉，等．古村落旅游地管理体制研 究一～ 以黟县西递、宏村为例[J]．安徽师范大学学 报：自然科学版，2006，29(3)：294—297． 1-4] 钟勉．试论旅游资源所有权与经营权相分离EJ3．旅 游学刊 ，2002，17(4)：23—26． [5] 梁德阔，王邦虎．世界遗产地西递、宏村经营管理体 制探索(上)[J]．合肥学院学报：社会科学版，2005， 22(1)：28～33． [6] 唐晓云，赵黎明．社区旅游资源产权困惑及其改善 [J]．旅游科学，2005(4)：11-17． [7] 刘纬华．关于社 区参与旅 游发展的若干理论思考 [J]．旅游学刊，2000，15(1)：47—52． (编校 ：李宗红) 百、!／ ／；＼ ＼!佾 ，；＼ ；＼．／ 、 、! ＼．骨 ＼!／ 0／；＼!／ ／；、!／ ＼! 0，；＼!／ 计的控制电路进行软件仿真的时序波形图如图 3所 示。将控制逻辑 电路下载到 FPGA芯片中进行实 际测试表明实际性能和理论性能相符合。 y直lqe # 20 稿 k} B O i k} B 0 国 脚 U l 因 Dl v 2s5 图 3 系统 仿真图 利用 keyl可 以设置低通滤波器的低通截止频 率和高通截止频率。由于低通滤波器和高通滤波器 成镜像关系，所 以低通滤波器的上限截止频率和高 通滤波器的下限截止频 率相 同。从 1 kHz到 2o kHz共设置了 2o种截止频率可供步进调整。采用 示波器和毫伏表可 以观察到程控滤波基本 满足性 能 需求，液晶显示器可以实时显示滤波器的截止频率。 5 结论 采用 DAC和 FPGA设计 的滤波 器能 够较好 地 适应 200 Hz--40 kHz内的信号。由于采用了 FP— GA作为控制单元，使得电路的设计复杂度降低 ，滤 波器的参数容易控制，具有 良好的稳定性 。 参考文献： [1J 肖勇．一种数字控制的可编程多功能滤波器[J]．现 [2] [3] [4] [5] [6] 代电子技术，2001(11)：85—86． 吴建平，李建强．数字程控放大器设计与应用[J]_成 都理工学院学报 ，2002，29(6)：665—668． 蒋瑜．陈循，杨雪，等．基于 MAX262的程控滤波器 的实现[J]．兵工自动化，2001，20(2)：36—39． 程 晓玲 ，雷淑英．采用 D／A转换器实现 lH1编程放 大器 的设计[J]_天津科技大学学报，2005。20(2)：61-63． 金永贤．一种新 型程控信号放大器设 计及其应用 [J]．电测与仪表，2002．39(11)：57—59． 吕常智，程卫波，王晓明．步进程控放大器的 cPL 实现 J]．山东科技大学学报 ：自然科学版．2003，22 (3)：79—80． (编校 ：李宗红) 维普资讯 http://www.cqvip.com