選用集成運放構成比例運算電路，這里對運放的增益帶寬積有一定的要求。根據增益帶寬積為常數的原理，可先確定單位增益帶寬，選擇出運放。再根據增益的步進值定出各個反饋電阻的值，利用模擬開關選通各個電阻，從而實現增益的步進可調。
2.程控濾波器部分
采用集成芯片MAX264構成濾波器。這種濾波器可通過選擇工作模式實現低通、高通、帶通三種濾波方式。其低通、高通截止頻率可通過編程設置，低通截止頻率可高達140kHz,但這種濾波器需要根據參數確定時鐘頻率，且傳輸函數較為煩瑣，可通過編軟件進行模擬實現。該集成器件有些引腳需要正負5伏供電，所以需要電平轉換電路。本系統軟件編程較為簡單，硬件不太復雜。
三、系統設計
系統結構如圖1所示。
四、理論分析與計算
1.放大器增益
放大器部分采用AD620、模擬開關和精密可調電阻構成
根據公式： Rg=49.4K/(G-1)
即： G=49.4K/Rg+1
用單片機控制模擬開關的三個輸入端以控制所選擇的電阻從而達到 10db~60db增益可調的目的，且精度較高。
2.濾波器的截止頻率
MAX264 內集成了設計濾波器所需的電阻電容，在應用中幾乎不用外接器件，使用非常簡單，其中心頻率、Q值及工作模式都可以通過對引腳編程控制，它可以工作于帶通、低通、高通、帶阻或是全通模式,時鐘輸入(外接時鐘信號或晶振)和5比特編碼控制可以精確地設置中心頻率及Q值(0.5～64)。通過減小fclk/f比值，可使其通帶截止頻率達140kHz。
五、理論分析與計算
1.放大器增益
放大器部分采用AD620、模擬開關和精密可調電阻構成。
根據公式： Rg=49.4K/(G-1)
即： G=49.4K/Rg+1
用單片機控制模擬開關的三個輸入端以控制所選擇的電阻從而達到 10dB~60dB增益可調的目的，且精度較高。
2.濾波器的截止頻率
MAX264 內集成了設計濾波器所需的電阻電容，在應用中幾乎不用外接器件，使用非常簡單，其中心頻率、Q值及工作模式都可以通過對引腳編程控制，它可以工作于帶通、低通、高通、帶阻或是全通模式,時鐘輸入(外接時鐘信號或晶振)和5比特編碼控制可以精確地設置中心頻率及Q值(0.5～64)。通過減小fclk/f比值，可使其通帶截止頻率達140kHz。
低通濾波模式下由MUX264資料給出：
由上述四個獨立變量fc、fclk、N、Q的關系式可知，只要fc、fclk、N、Q確定，則截止頻率fc即可確定，所以要滿足在1kHz~20kHz范圍內可以步進1kHz的要求，即可通過改變MAX264的輸入時鐘頻率fclk,編程設置Q端和F端來實現。但參數的不同選擇要影響到系統中硬件與軟件所占比例，其中fclk的變化要由時鐘頻率變換電路實現, 用單片機控制N、F，同時還需要邏輯電平轉換電路。在參數的選擇中，盡量發揮軟件的靈活性，使硬件電路容易實現。依據公式，借助計算機計算得到滿足要求的各組理論解，我們選擇兩個時鐘輸入頻率提供給MAX264，再選擇N、F來實現截止頻率fc在1kHz~20kHz范圍內步進1kHz的要求，低通，高通參數選擇值列表（見表3、表4）。
3.f=2fc處總增益理論計算
經查MAX264的使用說明，其內部兩個獨立濾波電路都為二階，且在其通帶內的濾波信號放大增益為0dB，故在放大器增益為40 dB時，f=2fc處總增益為：
低通濾波時: G=40 dB -3 dB -40 (dB/dec)*(2/10)=29 dB
所以理論計算滿足設計要求。
高通濾波時: G=40 dB -3 dB＋40 (dB/dec)*(－2/10)=29 dB
所以理論計算滿足設計要求。
六、單元電路及程序設計
1.放大器
本放大器采用集成運放AD620 ，見圖2。
2.程控濾波器
MAX264可以不加外部元件或加少量外部元件就可以實現低通、高通、帶通、陷波器, 該芯片的引腳分布見圖3。
利用MAXIM 公司生產的CMOS開關電容濾波器MAX264設計的鎖相跟蹤帶通濾波器, 電路簡單,工作可靠,具有很高的實用價值。MAX264內部含有2 個獨立的二階開關電容帶通濾波器,它有12個可編程輸入端,其中5個用來設置濾波器中心頻率,另外7個用來設置濾波器的品質因數Q ,因此,不需要外加任何元件，僅需要外部時鐘就可以實現帶通濾波功能，使用極為方便。對M0、M1兩個引腳編程可使芯片工作于模式1、2、3、4幾種方式。
模式1：當實現全極點低通或帶通濾波器(如：切比雪夫、巴特沃斯濾波器)時這種模式是很有用的，有時該模式也用來實現帶阻濾波器，但由于相關零極點位置固定，使得用作帶阻時受到限制。
模式3：只有該模式下可實現高通濾波器，該模式下最高時鐘頻率低于模式1。
MAX264與單片機接口電路如圖4所示。
圖4 單片機接口電路
3.程序設計流程圖
程序流程如圖5所示。
七、測試方案與結果分析
1.測試條件
示波器：YUANLONG oscilloscope VD422M 40MHz.
函數信號發生器：SNING su3015 DDS 15MHz.
直流穩壓電源：金盾 JWY—30G.
萬用表：VICTOR vc890c+.
2.測試方案
首先針對放大模塊，當輸入低頻和高頻信號時測量放大后的電壓值和上下限截止頻率，計算放大器增益與通頻帶是否符合題目要求；然后將每一級放大后的信號送入濾波器，分別設置為低通和高通模式，在截止頻率1kHz～20kHz可調的范圍內分別測試其總的電壓增益和實際截止頻率。
3.放大模塊測試
輸入電壓：10mv，當輸入低頻信號，信號放大倍數AU與下限頻率Fl的關系測量值如表1：
當輸入高頻信號，信號放大倍數AU與的上限頻率Fh關系測量值如下表：
4.濾波器模塊測試條件及結果
條件：用示波器觀察輸出信號波形不失真，輸出端接負載RL=1K。從示波器中得到各信號頻率值，用萬用表交流檔測量輸入信號頻率變化過程中幅值衰減情況，記錄各數據得到截止頻率。
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