[發明專利]一種應用FPAA技術的程控濾波系統

有效

• 申請號: 201210509364.3
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103001603A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 朱正偉;孫廣輝
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H03H17/00
• 分類號: H03H17/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

???本發明涉及一種可以靈活實現各種性能的程控通用濾波器，屬于信號處理領域。?

背景技術

隨著微傳感器時代的到來，對傳感器微弱信號的高效處理越來越重要，在為信號的調理電路對有用信號的提取顯的更為重要。目前的濾波電路主要分為兩類模擬濾波和數字濾波，模擬濾波主要是分立元件和中集成規模電路構建，這種電路的設計對設計者的專業知識要求較多，對設計的工作經驗要求比較高，同時調試比較困難；數字濾波首先要將信號進行模數轉換，這樣不可避免的丟失許多有用信息，同時數字濾波對算法要求比較高，進而這對控制器的運算能力要求更高；FPAA技術的出現很好的解決了上述問題。中國專利201020685324.0介紹了一種程控濾波裝置，此專利中可以通過功能開關來實現低通、高通、帶通、帶阻四種濾波器，但是其不同種濾波器的切換不靈活。?

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供一種可以靈活設計低通、高通、帶通、帶阻四類巴斯沃什、切比雪夫I類、切比雪夫II類、貝塞爾以及客戶自己設計的各種濾波器濾波功能，可精確設置截止頻率和放大增益，適用于幅值5v以下的信號的濾波系統。?

本發明的技術方案是：?

一種應用FPAA技術的程控濾波系統，包括CPLD分頻單元、單片機核心單元、FPAA濾波單元組成。CPLD分頻單元包括CPLD分頻器模塊和JTAG接口，用于對時鐘信號進行分頻；單片機核心單元包括控制器單片機、下載電路、存儲設備、輸入設備和輸出設備，用于對各個器件進行控制；FPAA濾波單元包括FPAA濾波器模塊、信號預處理模塊和信號后處理模塊，用于實現不同性能濾波器功能。

作為本發明的進一步改進，FPAA濾波單元在不改變外圍硬件電路的條件下，實現不同類型、不同種類的濾波電路。

作為本發明的進一步改進，CPLD分頻單元利用CPLD可編程功能對時鐘頻率進行分解以滿足FPAA濾波器模塊設計時所需要的各種時鐘頻率。?

作為本發明的進一步改進，將數字集成電路和模擬集成電路相互結合。?

作為本發明的進一步改進，FPAA濾波單元中預留若干接口，用于用戶對芯片內部的電路修改實現其他不同功能。?

與現有技術相比，本發明有以下優點和有益效果：?

1、本設計結構簡單，設計人性化，可以根據用戶的需求對濾波器的工作方式、濾波種類進行快捷設計，以實現巴斯沃什、切比雪夫I類、切比雪夫II類、貝塞爾以及客戶自己設計的各類低通、高通、帶通、帶阻各種濾波功能。

2、本發明設計可以根據濾波信號的需求對信號進行增益設計，具體設計范圍根據選擇的CAB模塊確定。?

3、本發明設計可以根據客戶需求結合輸入時鐘頻率和CAB模塊電容值設計出各種截至頻率。?

4、本設計可以實現1-8階的各種各類濾波器，這使得其可以應用于研發實驗調試及高校實驗系統中去。?

附圖說明

圖1為本發明應用FPAA技術的程控濾波系統的整體結構框圖；?

圖2為電源模塊原理圖；

圖3為CPLD分頻模塊原理圖；

圖4為單片機核心模塊原理圖；

圖5?為FPAA濾波模塊原理圖。

圖中：1、CPLD分頻單元；2、單片機核心單元；3、FPAA濾波單元。?

具體實現方式

下面結合附圖對本發明應用FPAA技術的程控濾波系統進行進一步詳細描述。

本發明主要充分利用FPAA技術在線可重構技術，可以在不斷電的情況下對電路的參數和結構的切換，使得電路設計比較靈活、設計范圍更加廣泛。?

如圖1?所示，本系統主要有三部分組成，CPLD分頻單元1、單片機核心單元2、FPAA濾波單元3組成。CPLD分頻單元主要應用CPLD在數字分頻方面的靈活性快速設計出各種分頻要求的硬件電路，為FPAA芯片提供濾波設計所需的各種頻率；單片機核心單元有下載電路、存儲電路、鍵盤輸入電路、LCD顯示電路組成，本單元主要實現對另外兩個單元的控制；FPAA濾波單元，主要是由FPAA最小系統構成，它主要實現對待處理的信號進行濾波，同時它也可以實現其他的調理功能。下面單片機以STC89C52RD+為例、CPLD以EPM3218為例、FPAA以AN221E04為例進行說明，芯片的選擇依據需求進行相應的修改。?