描述
<p>注：<em>为必填项。
【请在报名阶段填写 ↓】
</em> 简要介绍作品：
采用集成数字滤波芯片，实现系统滤波，主控采用FPGA，输出高精度脉冲控制信号。
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* 一、作品详情；
FPGA通过输出频率可调的时钟，设置TLC04巴特沃斯滤波器的截止频率，输入信号经TLC04低通滤波器后再通过经过一级二阶低通滤波，将引入的时钟信号滤除，输出后得到无失真波形。
1、低通滤波器分析
TLC04为四阶巴特沃斯低通开关电容滤波器，但其引入了时钟信号，需要级联另一个滤波器将其滤去。根据题目要求其-3dB截至频率在1~20kHz范围可调，为使得带内平坦，选取二阶巴特沃斯滤波器，截至频率设为30KHz。其中电容和电感的选取可根据公式求得。
2、误差分析
在测试的基础上，进行MATLAB软件仿真，经过比对分析，本系统所产生的误差主要由以下两个方面引起的。一方面信号源不稳定。信号在传输的过程中也会衰减，而在本设计中信号源的形态显示起着至关重要的作用，这属于系统误差，影响较小可忽略不计。另一方面为控制时钟信号的引入。使用的TLC04是低时钟截止比误差的巴特沃斯低通开关电容滤波器，误差较小，但其引入的时钟信号对波形会产生一定影响。通过级联一个二阶低通滤波器，将20MHz以上的信号滤去，是波形无失真输出。
3、核心部分电路设计
核心模块由FPGA构成，能够满足时钟信号输出、数据显示、人机交互的要求。为实现对输入信号的程控滤波，本系统采用由TI公司生产的低时钟截止比误差的巴特沃斯低通开关电容滤波器TLC04作为核心模块。
<img src="//image.lceda.cn/pullimage/RlVDumtBmz62HSYtQjtiNRGWHY05SsUGu5NcPnAp.png" alt="image.png">
图一：TLC04的程控滤波电路
由于TLC04的程控滤波是通过引入控制模块的一个时钟信号进行实现，为使得滤波效果更好，在其后加入一个由OPA2227构成的二级低通滤波电路，将引入的时钟信号滤除，实现无失真输出波形。通过FilterProDT软件设计，得到一个30KHz的低通滤波器。
<img src="//image.lceda.cn/pullimage/ZO9Ii6IUjpl98VeTd6mi7EEtVebDEJn4ldMcWpSD.png" alt="image.png"></p>
<p>图二：滤波器电路
4、系统软件设计
系统的软件设计主要有三部分：控制低通滤波器的截止频率；参数显示模块；人机交互。
FPGA通过分频产生一定频率的时钟信号，输入至TLC04，采用等精度测频法测量频率，将得到的数据进行处理和转换，将结果显示在数码管上。
5、实验结论
本程控滤波完成了预期的所有指标要求，调节步进为1kHz，2fc处滤波器衰减大于20dB，在通频带内纹波均不大于5%,截止频率相对误差低于2%。整个系统相对误差较小、灵敏度高、稳定性好，并且实现了参数显示功能，各项指标完成较好。</p>
<p><em> 二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题；
1、 TLC04需要高稳定、高精度的脉冲信号：采用FPGA设计；
2、FPGA不擅长适合做浮点运算：设计算法实现。
</em> 三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点；
1、硬件：TLC04和二阶低通滤波器设计
2、软件：FPGA的PWM信号输出
<em> 四、作品材料清单；
1、芯片：TLC04、STM32F4ZGT6、OPA2227
2、友晶DE0开发板
</em> 五、作品图片上传；（PCB上须有大赛logo标识并拍照上传，若无视为放弃参赛）
<img src="//image.lceda.cn/pullimage/9AIWAlf3K7N6K2ncErAGcVDFhTo1sDr2PuOzuWdq.png" alt="image.png">
<img src="//image.lceda.cn/pullimage/txRL5c9DyBf9smxtuwwSOF0hhCHrOdgy3KOhznw3.png" alt="image.png"></p>
<p>* 六、演示您的作品并录制成视频上传；（视频内容须包含：作品介绍；功能演示；性能测试；PCB上大赛logo标识特写镜头，若无视为放弃参赛）
七、开源文档。</p>
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