本文以单片机和可编程逻辑器件（FPGA）为控制核心，设计了一个程控滤波器，实现了小信号程控放大、程控调整滤波器截止频率和幅频特性测试的功能。其中放大模块由可变增益放大器 AD603 实现，最大增益 60 dB、10 dB 步进可调，增益误差小于 1%；程控滤波模块由 MAX297 低通滤波、LTC1068 高通滤波及椭圆低通滤波器构成，滤波模式用模拟开关选择。系统可程控调整有源滤波的 −3 dB 截止频率，使其在 1～30 kHz 范围内可调，误差小于 1.5%；此外，采用有效值采样芯片 AD637 及 12 位并行 A/D 转换器 MAX120 实现了对扫频信号幅度的测量。
滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，可用于对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，在电子领域中占有很重要的地位，在信号处理、抗干扰处理、电力系统、抗混叠处理中都得到了广泛的应用。对于程控滤波器而言，该系统的最大特点在于其滤波模式可以程控选择，且 −3 dB 截止频率程控可调，相当于一个集多功能于一体的滤波器，将有更好的应用前景；此外，系统具有幅频特性测试功能，并通过示波器显示频谱特性，可直观地反映滤波效果。
一、放大模块
放大模块的具体电路如图 1 所示。第一部分是一个分压网络，其中前 4 个电阻将输入信号衰减 100 倍，并与信号源内阻共同构成 51 Ω 阻抗，后面的 51 Ω 为匹配电阻；第二部分采用 OPA690 将小信号放大 2 倍，同时起到阻抗变换和隔离的作用，由于 AD603 输入阻抗为 100 Ω，所以在后面串接一个 100 Ω 的电阻进行匹配；第三部分即为 AD603 可变增益放大，它的增益随着控制电压的增大以 dB 为单位线性增长，1 脚的参考电压通过单片机进行运算并控制 DAC 芯片输出电压来得到，从而实现精确的数控。增益 G(dB) = 40VG + G0，其中 VG 为差分输入电压，范围为 −500～500 mV；G0 是增益起点，接不同反馈网络时也不同，在 5、7 脚间接一个 5 kΩ 的电位器即可改变增益范围。
图 1 放大模块电路
二、高通滤波模块
LTC1068 是低噪声高精度通用滤波器，当其用于高通滤波时截止频率范围为 1 Hz～50 kHz，并且直至截止频率的 200 倍都无混叠现象。由于 LTC1068 的 4 个通道都是低噪声、高精度、高性能的 2 阶滤波器，因此每个通道只要外接若干电阻就可以实现低通、高通、带通和带阻滤波器的功能。具体电路如图 2 所示，其中 B 端口 Q 值 0.57，A 端口 Q 值约为 1；在电路的调试中发现，A 口的 Q 值需比 B 口 Q 值大，否则信号在截止频率处幅值会有上翘。
图 2 高通滤波模块电路
LTC1068 的时钟频率与通带之比为 200∶1，由于 LTC1068 内部对时钟信号 CLK 二倍频，所以当截止频率最小为 1 kHz 时，内部时钟频率其实为 400 kHz，故在 LTC1068 后面再加一个截止频率为 450 kHz 的低通滤波器，以滤除分频带来的噪声及高次谐波。