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基于MSP430和MAX262程控滤波器的设计与实现

2019-08-03 16:29发布

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在电子系统中，滤波器是数据采集、信号处理等方面不可缺少的重要环节，如信号采集前的噪声滤除，D／A转换输出的“阶梯状”滤波等等。一般的有源滤波器由运算放大器、RC元件组成，但这种滤波器的截止频率、Q值等参数都是固定不变的，在某些信号频率动态范围较宽的场合就不适宜使用。因此，有必要采取多种截止频率的滤波器，如程控滤波器，对动态范围较宽的信号进行滤波。美国Maxim公司生产的可编程滤波器芯片MAX262可以通过编程进行各种参数的设置，实现低通、高通、带通、陷波等处理，且滤波的特性参数如中心频率、品质因素等，均可以通过程序设置。
　　本文介绍以低功耗单片机MSP430F449为控制核心，通过凌特公司数字频率源芯片LTC69034产生时钟信号精确控制MAX262，以及其与外围电路构成能实现多种功能的新颖滤波器系统的设计。本设计最大特点在于数字频率源LTC6903与MAX262的结合使用，以及MSP430具有的低功耗功能，当系统超过一定时间没信号输入时程序可以自动关闭CPU进入节能省电模式。

　　1 系统设计方案　　系统方案设计如图1所示，VCA810程控放大器作为信号输入的前级放大，其增益由单片机控制D／A芯片TLV5616输出电压来调节，步进精度可达1 dB，范围在-40～40 dB。滤波模块以可编程芯片MAX262作为核心，通过单片机MSP430和LTC69034程控时钟信号芯片进行截止频率的低步进调节以及品质因素的智能控制。图1 系统设计原理框图　　本设计的特点之一在于MSP430具有低功耗性能，当系统末级超过一定时间没有检测到信号输入时，程序将自动关闭CPU并处于低功耗状态，直到有信号输入为止。这样的设计能使系统更为节能，防止无用地消耗能源。此外，系统附加了幅频特性测试模块，扫频信号由AD公司的AD9851来产生，频率步进精确到1 kHz。当信号从被测网络输出后通过AD637检测到有效值，再采用MSP430F449内部集成的A／D模块进行采样处理，最后驱动双口D／A在液晶显示幅频特性曲线。
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7条回答
mmbs
2019-08-04 00:04
　　2. 3 幅频特性测试模块　　本系统附加了幅频特性测试扩展功能。如图4所示为该模块的原理框图。当选择幅频特性测试菜单后，MSP430驱动DDS集成芯片AD9851产生正弦信号进行扫频，经过被测网络后再由有效值检测电路进行测量。由于二极管峰值检波电路在低频段无法测试，故本设计采用集成芯片AD637进行有效值检波，该芯片可在较低频率段精确测量，最高频率可达到8 MHz，完全满足设计要求，检波模块输出后经过单片机内部集成A／D模块采样后，再由MSP430驱动双口D／A芯片TLV5618输出并在液晶显示幅频特性曲线。图4 幅频特性测试模块原理框图　　3 软件设计　　本系统设计的软件流程如图5所示，上电后MSP430开始从系统末级通过AD采样判断是否有信号输入。当经过一定时间仍没有信号时，程序将关闭CPU，进入低功耗模式；若测得有信号输入则利用单片机驱动液晶显示Mode功能菜单，等待输入选择滤波器类型、前级程控放大器增益倍数以及滤波器的Q值、截止频率等各种参数，通过计算后对MAX262传输中心频率与品质因素数据。若用户开始菜单选择幅频特性测试仪，则由MSP430程序驱动AD9851产生扫频信号，经过被测网络后再由MSP430F449内部集成A／D模块采样有效值AD637的输出，通过计算并显示采样结果，得出幅频特性曲线，并在液晶上显示。图5 系统设计的软件流程

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