本系統(tǒng)以凌陽16位單片機(jī)為控制核心，利用開關(guān)電容技術(shù)實(shí)現(xiàn)程控濾波的功能。前端放大器由運(yùn)放和數(shù)字電位器構(gòu)成，，步進(jìn)10dB可調(diào)。濾波器采用模擬開關(guān)和電容的組合替代電阻的技術(shù)，構(gòu)成RC有源濾波網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了程控高通、低通濾波截止頻率1KHz—20KHz，步進(jìn)1KHz可調(diào)。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了四階低通橢圓濾波器。利用單片機(jī)和直接數(shù)字調(diào)制技術(shù)（Direct Digital synthesizer）芯片AD9850，設(shè)計(jì)并制作了簡(jiǎn)易幅頻特性測(cè)試儀，掃頻輸出信號(hào)范圍從100Hz到200KHz，步進(jìn)10 KHz可調(diào)。人機(jī)接口采用4×4鍵盤及LCD液晶顯示器，控制界面直觀、簡(jiǎn)潔，具有良好的人機(jī)交互性能。

　　經(jīng)過仔細(xì)研究分析，我們認(rèn)為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖1.1如下所示：

　　根據(jù)題目要求，我們分以下三部分進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與論證

　　1．1主控單元

　　方案一：采用80C51系列單片機(jī)，但其與外圍設(shè)備的接口電路較為復(fù)雜。

　　方案二：采用凌陽SPCE061A單片機(jī)。它中斷資源豐富，而且內(nèi)置了在線仿真、編程接口，可方便地實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試。

　　經(jīng)過比較后采用方案二。

　　1．2 放大器部分

　　程控放大器的增益，一般有兩種途徑，一種是改變反相端的輸入電阻，另一種是改變負(fù)反饋電阻阻值。

　　方案一：采用模擬開關(guān)或繼電器作為開關(guān)，構(gòu)成梯形電阻網(wǎng)絡(luò)，單片機(jī)控制繼電器或模擬開關(guān)的通斷，從而改變放大器的增益。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是電阻網(wǎng)絡(luò)的匹配難以實(shí)現(xiàn)，調(diào)試很困難。

　　方案二：用DAC的電阻網(wǎng)絡(luò)，改變電阻的方法，電流輸出型DAC內(nèi)含R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)，可以作為運(yùn)放的反饋電阻或輸入電阻，在DAC輸入數(shù)據(jù)的控制下，實(shí)現(xiàn)放大器增益的程控改變。該方案的優(yōu)點(diǎn)無需外接精密電阻，增益完全由輸入的數(shù)字量決定，就可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大或衰減，使用方便；缺點(diǎn)是信噪比較低，通頻帶較窄。

　　方案三：非易失性數(shù)字電位器改變電阻，克服了模擬電位器的主要缺點(diǎn)，無噪聲，壽命長(zhǎng)，阻值可程控改變，設(shè)定阻值掉電記憶。該方案優(yōu)點(diǎn)是增益范圍寬，占用μP口少，成本低。通頻帶取決于運(yùn)放的通頻帶。

　　在本題中，電壓增益為40dB，增益10dB步進(jìn)可調(diào)，通頻帶為100Hz～40kHz，放大器輸出電壓無明顯失真。由于輸入信號(hào)幅值很小，所以我們選用高精度的測(cè)量放大器AD620。

　　我們采用方案三，非易失性數(shù)字電位器與測(cè)量放大器的組合，實(shí)現(xiàn)程控放大器。電壓增益為60dB，增益10dB步進(jìn)可調(diào)，通頻帶為100Hz～40kHz，放大器輸出電壓無明顯失真。

　　1．2 濾波器部分

　　根據(jù)題目要求低通濾波器在2fc處，高通濾波器在0.5fc處，放大器與濾波器的總電壓增益不大于30dB，我們選用二階電壓控制濾波器。