基于MSP430和MAX262程控滤波器的设计与实现

　　如图3所示，为了得到稳定的时钟信号源，本设计采用凌特公司LTC69034产生可控的时钟信号给MAX262的CLKA与CLKB引脚。其输出时钟频率由以下公式决定；f=2oct·207 8／（2-DAC／1024）Hz。由于LTC69034输出频率步进精度高，时钟信号幅频非常稳定，在高频段可达到10kHz的步进。假设需要固定MAX262的fCLK与fo比率为100.53倍关系，故滤波器截止频率可在100Hz～40kHz之间以100Hz为连续步进调节。

　　此外，在调试过程中发现若直接将MSP430控制信号与MAX262连接，会对滤波器输出信号带来较大的噪声影响，因此在本设计中在MSP430与滤波器之间加上一级74HC573作为缓冲器，片选引脚OE由WR来控制，这样滤波器输出的信号效果得到了大大改善。

　　2. 3 幅频特性测试模块

　　本系统附加了幅频特性测试扩展功能。如图4所示为该模块的原理框图。当选择幅频特性测试菜单后，MSP430驱动DDS集成芯片AD9851产生正弦信号进行扫频，经过被测网络后再由有效值检测电路进行测量。由于二极管峰值检波电路在低频段无法测试，故本设计采用集成芯片AD637进行有效值检波，该芯片可在较低频率段精确测量，最高频率可达到8 MHz，完全满足设计要求，检波模块输出后经过单片机内部集成A／D模块采样后，再由MSP430驱动双口D／A芯片TLV5618输出并在液晶显示幅频特性曲线。

图4 幅频特性测试模块原理框图

　　3 软件设计

　　本系统设计的软件流程如图5所示，上电后MSP430开始从系统末级通过AD采样判断是否有信号输入。当经过一定时间仍没有信号时，程序将关闭CPU，进入低功耗模式；若测得有信号输入则利用单片机驱动液晶显示Mode功能菜单，等待输入选择滤波器类型、前级程控放大器增益倍数以及滤波器的Q值、截止频率等各种参数，通过计算后对MAX262传输中心频率与品质因素数据。若用户开始菜单选择幅频特性测试仪，则由MSP430程序驱动AD9851产生扫频信号，经过被测网络后再由MSP430F449内部集成A／D模块采样有效值AD637的输出，通过计算并显示采样结果，得出幅频特性曲线，并在液晶上显示。

图5 系统设计的软件流程

　　4 系统性能测试

　　1）幅频特性测试模块性能测试

　　单片机控制9851产生扫频信号，通过示波器观察滤波器幅频特性，将实测结果与幅频特性测试模块所得到的结果相比较，截止频率在100 Hz～40 kHz之间幅频特性测试误差在1％以内。

　　2）Q值调节测试

　　Q值可由编程数据Q0～Q7控制，每个数据对应一个不同的Q值，在100 Hz～40 kHz之间设置不同的截止频率，改变编程数据Q0～Q7，然后通过幅频特性测试算得Q值与理论值误差在2％以内。

　　3）截至频率控制性能测试

　　通过改变MAX262的时钟信号频率fCLK和频率控制字N来实现，设N为固定值，则截止频率由时钟频率fCLK决定，fCLK由MSP430单片机控制数字频率源LTC69034产生。经试验证明，LTC69034输出频率步进精度高，在高频段也可以达到10 kHz的步进，固定MAX262的fCLK与fo比率为100.53倍关系，测得滤波器的截止频率可以在100 Hz～40 kHz之间以100 Hz为连续步进调节，误差小于1％。

　　4）功耗测试

　　在实际电路系统功耗测试，整个系统在工作状态下功耗小于60 mW，低功耗模式下功耗小于10 mW，极大地降低了系统功耗。此款低功耗程控滤波器满足手持式装置的低功耗要求，因此在现实设备中具有较大的应用前景。

　　5 结束语

　　本系统基于MSP430F449单片机完成对可编程滤波器MAX262的控制，能很好地实现各种有源滤波器的设计工作。这种程控滤波器使用灵活、工作稳定、信号输出效果好，使用者可根据实际需要自行设置滤波器的Q值、截止频率、工作方式等。系统采用LTC69034可控时钟芯片，让滤波器的截止频率可以100Hz低步进调节，适用范围更广。前级程控放大器可达到40 dB的最大增益，故本设计可以输入较小的信号，且最小增益步进精度可为1 dB，可由使用者自定设置。系统还扩展了幅频特性测试模块并在液晶显示特性曲线。此外，MSP430具有低功耗特点，在系统超过一定时间不工作时可自行关闭CPU以节能省电，这也是本设计的最大特点之一。

参考文献:

[1].Maximdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/Maxim_1062568.html.
[2].MAX262datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MAX262_1015694.html.
[3].MSP430F449datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430F449_.html.
[4].LTC6903datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/LTC6903_205382.html.
[5].MSP430datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430_490166.html.
[6].VCA810datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/VCA810_689127.html.
[7].TLV5616datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/TLV5616_1095429.html.
[8].AD9851datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/AD9851_251850.html.
[9].AD637datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/AD637_121976.html.
[10].74HC573datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/74HC573_19.html.