电子产品世界

4系统软件设计

系统软件设计由单片机和FPGA组成，用户可以通过界面的显示选择高通、低通和椭圆滤波器，可以设置截止频率，同时可以显示幅频曲线。其中单片机主要完成用户的输入输出处理和系统控制，FPGA主要完成的功能有：控制AD9851产生扫频信号、控制滤波器截止频率的时钟信号的产生以及控制两块D／A以显示幅频特性曲线。程序流程图如图6所示。

5测试方案与测试结果

5．1放大器测试

放大器输入端的正弦信号频率为10kHz，振幅为10mV，设定增益大小分别为10、20、30、40、50、60dB，用示波器测量实际输出幅值，计算出实际增益，其误差小于1％。此外，测得放大器通频带为1～200kHz。

5．2低通、高通滤波器测试

将放大器增益设置为40dB，滤波器设置为低通滤波器，预置滤波器截止频率在1～30kHz范围，步进为1kHz。用示波器测量实际截止频率，计算相对误差小于1．5％，且2fc处的电压总增益小于20dB。高通滤波器测试方法同理。

5．3椭圆滤波器测试

放大器增益设置为40dB，用示波器测量实际-3dB截止频率和200kHz处的总电压增益。测得fc=50．0kHz，在150kHz处幅度就已几乎衰减到0。

5．4幅频特性与相频特性测试

测量低通、高通滤波器的频率特性，在示波器上显示其幅频特性曲线，与所设置的滤波模式及截止频率相符。

6结束语

本系统放大器增益范围10～60dB，通频带1～200kHz，增益误差小于1％。滤波器截止频率范围1～30kHz，误差小于1．5％。椭圆滤波器截止频率误差为0，在150kHz处幅度几乎衰减到0。误差主要来源于时钟频率，当截止频率为20kHz的时候，所需最高的时钟频率为2MHz，不能保证很好的时钟沿，而且时钟频率也不可能精确地控制，以及放大器的非线性误差。此外，利用DAC0800和有效值检波电路实现了幅频特性测试仪，系统整体性能良好。整个系统在单片机和FPGA的有机结合、协同控制下，工作稳定，测量精度高，人机交互灵活。

关键词： FPGA 单片机 程控 滤波器设计