《程控滤波器(D题)》和I题的讨论.ppt

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1、程控滤波器（D题）可控放大器（I题）,华中科技大学瞿安连,关于,的讨论,1.题目的知识范围2.设计重点与方法3.竞赛作品评述4.几点感想,程控滤波器（D题）可控放大器（I题）,关于,的讨论,1.题目的知识范围,信号放大模拟电路的核心和基础,技术指标：基本要求：（1）放大器输入正弦信号电压振幅为10mV；（2）电压增益为40dB，增益10dB步进可调；（3）3dB通频带为100Hz40kHz；（4）放大器输出电压无明显失真。/电压增益误差不大于5%。发挥部分：电压增益为60dB，通频带为100Hz100kHz。（I题）,涉及的基本知识放大器的基本技术指标：小信号放大、增益、带宽、非线性失真,1.

2、题目的知识范围,滤波器对信号进行处理的基本方法之一 放大器的延伸,技术指标：基本要求：（1）滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB,RL=1k。（2）滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，0.5fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB,RL=1k。（3）电压增益（仅D题）与截止频率的误差不大于10%。,涉及的基本知识：高、低通滤波、截止频率、过渡带衰减、负载,1.题目的知识范围,滤波器对信号进行处理的基本方

3、法之一 放大器的延伸,技术指标：D题发挥部分：制作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%。I题发挥部分：（1）制作一个带通滤波器，中心频率50kHz，通频带10kHz，在40kHz和60kHz频率处，要求放大器与带通滤波器的总电压增益不大于45dB。（2）上述带通滤波器中心频率可设置，设置范围40kHz60kHz，步进为2kHz。（3）电压增益、截止频率误差均不大于5%。,涉及的基本知识：滤波器通带、阻带特性,1.题目的知识范围,D题发挥部分：制作一个简易幅频特性测试仪锦上添花

4、,涉及的基本知识：（？太广了！）信号检测、数字电路、微处理机、测量仪器,题目本身要求不清楚。4天内不可能做好。反而妨碍了对基本知识的掌握和灵活应用，应把基本要求做精做活。利用平时训练过的已有模块拼凑（虚、不是“设计”）高消费。对基本训练的干扰（兴奋点的转移）。,2.设计重点与方法,本题基本部分涉及程控放大、程控滤波，是模拟电路、数字电路、微机接口等知识的综合应用。重点在放大电路和滤波器电路的设计，特别是滤波电路，可能有多种实现方案。高增益放大电路容易出现自激、噪声过大，需要有较丰富的干扰抑制的经验，必须在工艺上采取措施（布线、屏蔽等），制作有一定难度。,2.设计重点与方法,放大器1.对增益带宽

5、积进行估计决定电路的基本布局和使用的器件 电压增益：100/1000倍（40/60dB）带宽40kHz/100kHz 增益带宽积：4MHz/40MHz/100MHz,2.放大器的输出动态范围决定电源电压 输入振幅10mV的正弦电压，增益60dB，则输出动态范围为10V，至少用12V电源。,3.输入振幅10mV的正弦电压小信号放大必须考虑电路的布线和屏蔽措施。,解决方法：用单级高增益带宽积的运放不推荐 利用 原理，采用多级增益带宽积较小的运放（廉价）实现 推荐,2.设计重点与方法,滤波器1.决定阶数过渡带特性根据低通滤波器“2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB”和高通滤波器“0.5f

6、c处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB”2阶足矣。,2.决定滤波器的结构类型普通有源滤波器推荐开关电容滤波器不推荐只有D题发挥部分要求“四阶椭圆型低通滤波器”，其他对通带内外特性没有要求，这是题目的缺憾。有人钻了空子，带内特性起伏很大。,3.需要考虑负载RL=1k输出电流大于10mA,4.实现程控根据滤波器的结构,3.竞赛作品评述,放大器1.采用AD603/AD605 DAC（当然至少需要2级，甚至有3级的）不是好方案，大概训练时已有现成模块。2.采用AD620/IN128 仪表放大器 不是平衡输入，没有必要，而且仪表放大器在带宽、动态范围受限制，价格昂贵。,3.竞赛作品评述,其实采用L

7、F353、LF347做两级放大就可以做出满足指标的放大器，如图(a)，但要注意接法：(a)正确接法(b)不良接法,3.竞赛作品评述,滤波器1.采用开关电容滤波器MAX262、MAX263、MAX264、MAX297 不是好方案，思路太受局限。当时把市场价抬高数倍（200多元/片？）动态工作范围小于10V 需要把信号电压放大又衰减然后再次放大。输出信号中模拟开关引起的尖峰干扰很难消除2.采用继电器来切换电阻、电容，实现40种频率带宽 不可能很好实现，这么多元件，分布参数干扰了滤波。3.模拟开关不宜采用CD4051/2/3 工作电压：015V，与运放电压、信号电压不匹配。74HC4051更不可用。

8、应当用DG系列和MAX系列。,3.竞赛作品评述,好方案在这里：一个电路可实现低通、高通、带通。,3.竞赛作品评述,采用mDAC构成一阶低通滤波器的原理：瞿安连.应用电子技术.科学出版社，2003,3.竞赛作品评述,二阶低通滤波器电路：,一篇小论文：,用TLC7528实现是TI公司的产品性能指标完全相同,参数计算：,3.竞赛作品评述,康华光主编的第五版电子技术基础模拟部分的第9章给出了二阶低、高通滤波器的典型传递函数：两式中,c=1/(RC)为特征角频率，也是3dB载止角频率，而Q则称为等效品质因数。,更简单的程控二阶滤波器电路一片8403和一片四运放,3.竞赛作品评述,椭圆滤波器的两个方案：有

9、源：无源：（有个错误）,3.竞赛作品评述,椭圆滤波器设计的参考文献：1 D.E.约翰逊.有源滤波器精确设计手册.电子出版社2 M.S.高西、K.R.莱克.现代滤波器设计.科学出版社.,4.几点感想,1.警惕锦标主义（苗头？）源于竞赛与保研、职称、业绩等利益的挂钩不如开始几届竞赛朴实：得奖成为唯一目的，一旦没有奖，就觉得工作没意思。2.作品越来越豪华，设计脱离实际，只知道要用最好的芯片，不考虑实用和成本。3.思维不开阔，缺乏创新性。只会将几个训练过的模块拼凑起来，而不是真正的“设计”，同一学校内作品的相似性变大。单一模式的训练禁锢了学生的思想，妨碍了创新精神的发挥。建议加强“为什么这样做”的训练，而不是仅仅告诉他们“怎样做”。最终的问题：我们的大学究竟要培养什么样的人？,谢谢！,Anlian QUHuazhong University of Science and TechnologyInstitute of Biophysics and Biochemistry 2007.7,