2007年I题：模拟开关控增益放大器与程控滤波方案

"该文主要讨论了2007年电赛I题的可控放大器设计方案，重点关注如何通过模拟开关改变反馈电阻来调整放大器增益，并介绍了采用单片机控制的可编程滤波器芯片MAX262，实现多种滤波功能。" 在设计可控放大器时，遵循的核心原则是简单、准确、可靠、稳定和通用。设计师采用了分级设计匹配互连的方法，以确保系统的高效运行。关键创新点在于通过模拟开关改变反馈电阻的阻值，这样可以调节放大器的增益，增益范围从10dB到60dB，每步增益变化为10dB。 在测量放大部分，首先考虑了两个设计方案。方案一使用了LM324放大器，但由于其带宽参数无法满足设计需求，所以未被采纳。相反，选择了方案二，即使用F353运算放大器，因其具有高输入电阻、低输出电阻和大负载能力，通过两级放大设计，能够达到所需的60dB增益。 程控增益放大部分是设计的关键，它需要根据软件指令改变增益。首先排除了集成的程控增益放大器，因为它们的增益切换有限。最终采用了运放+模拟开关+电阻网络的方案，这种设计方法灵活且成本效益高，可以通过切换不同的电阻反馈网络来调整闭环增益。 在滤波部分，设计中提出了两种方案。传统的RC网络虽然紧凑且成本低廉，但在满足设计要求时可能会变得复杂且Q值受限。因此，选择了使用可编程滤波器芯片MAX262，它能对两路输入信号进行二阶滤波处理，包括低通、高通、带通、带阻和全通模式，中心频率可在15kHz到50kHz之间64级程控调节，Q值可在0.5到64之间128级程控调节，这为系统的滤波性能提供了广泛的可能性。 这个设计方案结合了高性能的运算放大器、灵活的增益控制和先进的滤波技术，实现了对输入信号的精确放大和滤波，充分体现了设计者对电路稳定性和灵活性的追求。这种可控放大器设计方案对于电子竞赛以及实际工程应用都有很高的参考价值。