摘要：隨著手持設備的廣泛應用，為了滿足系統設備的低功耗要求，設計了基于單片機MSP430、數字頻率源LTC6903、開關電容濾波芯片MAX 262的低功耗程控濾玻器。系統采用單片機控制數字頻率源芯片LTC6903提供步進可調的時鐘信號，以實現對濾波器截止頻率的靈活調節和濾波類型的轉換。該系統改善了傳統有源濾波器器件參數設計困難，截止頻率等參數難以靈活控制和調節的問題。與傳統有源濾波器相比，可以完成低通、高通、帶通、陷波功能的轉換，濾波器Q值范圍0．5～8程控調節，截止頻率在100Hz～40 kHz之間100Hz步進可調。此外，系統在3．3 V的供電條件以及單片機的ShutDown模式下，比一般的程控濾波器具有更低的功耗。
關鍵詞：可編程；開關電容濾波器；單片機；幅頻特性測試

在電子系統中，濾波器是數據采集、信號處理等方面不可缺少的重要環節，如信號采集前的噪聲濾除，D／A轉換輸出的“階梯狀”濾波等等。一般的有源濾波器由運算放大器、RC元件組成，但這種濾波器的截止頻率、Q值等參數都是固定不變的，在某些信號頻率動態范圍較寬的場合就不適宜使用。因此，有必要采取多種截止頻率的濾波器，如程控濾波器，對動態范圍較寬的信號進行濾波。美國Maxim公司生產的可編程濾波器芯片MAX262可以通過編程進行各種參數的設置，實現低通、高通、帶通、陷波等處理，且濾波的特性參數如中心頻率、品質因素等，均可以通過程序設置。
本文介紹以低功耗單片機MSP430F449為控制核心，通過凌特公司數字頻率源芯片LTC69034產生時鐘信號精確控制MAX262，以及其與外圍電路構成能實現多種功能的新穎濾波器系統的設計。本設計最大特點在于數字頻率源LTC6903與MAX262的結合使用，以及MSP430具有的低功耗功能，當系統超過一定時間沒信號輸入時程序可以自動關閉CPU進入節能省電模式。

1 系統設計方案
系統方案設計如圖1所示，VCA810程控放大器作為信號輸入的前級放大，其增益由單片機控制D／A芯片TLV5616輸出電壓來調節，步進精度可達1 dB，范圍在-40～40 dB。濾波模塊以可編程芯片MAX262作為核心，通過單片機MSP430和LTC69034程控時鐘信號芯片進行截止頻率的低步進調節以及品質因素的智能控制。

本設計的特點之一在于MSP430具有低功耗性能，當系統末級超過一定時間沒有檢測到信號輸入時，程序將自動關閉CPU并處于低功耗狀態，直到有信號輸入為止。這樣的設計能使系統更為節能，防止無用地消耗能源。此外，系統附加了幅頻特性測試模塊，掃頻信號由AD公司的AD9851來產生，頻率步進精確到1 kHz。當信號從被測網絡輸出后通過AD637檢測到有效值，再采用MSP430F449內部集成的A／D模塊進行采樣處理，最后驅動雙口D／A在液晶顯示幅頻特性曲線。
2 硬件電路
2．1 前級放大模塊
系統前級采用VCA810程控放大芯片，該芯片具有-40～40 dB增益連續可調的放大功能，其增益可由單片機控制D／A芯片TLV5616輸出電壓Vc給VCA810的3號引腳來調節，具體增益與電壓的關系為：G(db)=-40·(Vc+1)dB。