[实用新型]基于FPGA测频电路的压控低通滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于滤波器技术领域，涉及一种压控低通滤波器，特别涉及一种基于FPGA测频电路的压控低通滤波器。

背景技术

目前，滤波电路是电子系统中许多设计问题的核心，在信号处理、数据传送和抑制干扰等领域有着广泛的应用。信号处理时，待测信号中难免会掺杂有大量的噪声，固定滤波频率的滤波器只能对频率不变的信号进行滤波处理，而自跟踪滤波器能在保持被测信号频率与滤波频率一致的情况下，使有用频率信号通过，同时使其他干扰信号受到衰减，具有良好的滤波性能，且能处理频率在较大范围内变化的信号。

现阶段实现自跟踪滤波器的方法是：一是状态变量法，这种方法设计和调试麻烦，不易控制，且元件离散，非线性影响大；二是电压控制法，这种方法在输入信号频率处于滤波器的带宽范围之内时，滤波后的信号和输入信号之间不存在相位差，但是失调电压及漂移会直接影响低频率的稳定性；三是集成滤波芯片法，这种方法不需预先知道信号频率，滤波功能全且滤波频率可控，但是在使用过程中存在电路噪声和信号混叠等问题，而且对时钟频率或管脚编程难以实现滤波器的滤波频率连续变化。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新的基于FPGA测频的压控自跟踪低通滤波器的设计方法及电路，以解决滤波频率范围变化大、截止频率能够自动跟踪输入信号频率的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于FPGA测频电路的压控低通滤波器，包括依次相连接的放大电路、限幅电路、整形电路、FPGA测频电路、D/A转换电路和低通滤波电路。

本实用新型自跟踪压控低通滤波器实现了滤波器的截止频率自动跟踪输入信号频率的变化，并解决了在很多电子系统中所处理信号的频率在较大范围内变化而处理不便的问题。同时，充分利用FPGA测频和D/A转换器的优点。设计的电路结构简单，调节方便、实时性好、性能稳定、实现的截止频率范围可达8MHz，可广泛应用于信号处理的各个方面，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型压控低通滤波器的结构框图。

图2是本实用新型压控低通滤波器中放大电路的示意图。

图3是本实用新型压控低通滤波器中限幅电路的示意图。

图4是本实用新型压控低通滤波器中整形电路的示意图。

图5是本实用新型压控低通滤波器中D/A转换电路的示意图。

图6是本实用新型压控低通滤波器中低通滤波电路的示意图。

图7是本实用新型压控低通滤波器中FPGA测频模块原理图。

图1中：1.放大电路，2.限幅电路，3.整形电路，4.FPGA测频电路，5.D/A转换电路，6.低通滤波电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型压控低通滤波器，包括依次相连接的放大电路1、限幅电路2、整形电路3、FPGA测频电路4、D/A转换电路5和低通滤波电路6。

放大电路1的作用是将输入的微弱信号转换为TTL电平。限幅电路2主要起过压保护的作用。整形电路3的作用是将正弦信号整形为脉冲信号。FPGA测频电路4的作用就是对输入的脉冲信号的频率进行计数测量。D/A转换电路5的作用是将FPGA测得的频率值转换为电压值，输出的电压能与输入的脉冲频率成线性关系,并可通过测量其输出端的电压值来间接测量输入的脉冲频率。低通滤波电路6的作用是实现对输入信号的滤波。

如图2所示，本实用新型压控低通滤波器中的放大电路1，包括第一芯片U1，第一芯片U1采用电流反馈型运算放大器AD811。第一芯片U1的第2脚（反相输入端）分别与第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端相连接，第二电阻R2的另一端接第一芯片U1的第6脚（输出端），第一电阻R1的另一端接输入信号V_in；第一芯片U1的第7脚分别接第一电容C1的一端和正电源+V_S；第一芯片U1的第4脚分别与第二电容C2的一端和负电源-V_S相连接，第一芯片U1的第3脚、第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地。电源V_S给第一芯片U1工作提供5V供电电压。第一芯片U1的第1脚、第5脚和第8脚悬空，第一芯片U1的6脚为放大后信号的输出端V₁，该输出端V₁接限幅电路2。