Disseny i implementació d'un filtre analògic sintonitzable digitalment de banda audible

A simple analog 2nd order filter will be implemented using off-the-shelf devices with digitally programmable potentiometers to adjust its central frequency and quality factor to a reference signal. Also, a VHDL hardware description must be developed as digital potentiometers will be set by means of a Field-Programmable Gate Array (FPGA) on a development board that contains the required analog-to-digital and digital-to-analog converters. An SPI bus will be used to communicate the FPGA and potentiometers and converters. The complete design will be verified by means of siA Digitally Tunable Analogue Filter with central frequency (W0) and quality factor (Q) control loops tuned to a reference sinusoidal signal frequency is designed. The system, implemented with discrete components mounted on a PCB, is based in a Continuous–Time filter formed by a band-pass filter where the resistors have been substituted by SPI-controlled digital potentiometers in order to allow a digital control of the analogue circuit. The system is implemented in a Master-Slave topology where the master includes both control loops to obtain the potentiometer parameters while the slave replicates master parameters to filter an arbitrary input signal. Both control loops are FPGA based allowing a real-time control. The main objective is to achieve a system capable of tuning the central frequency and the quality factor. In order to proof the system functionality and performance a PSPICE simulation, bode diagrams and THD measurements are presented in this document.Se ha diseñado un Filtro Analógico Digitalmente Sintonizable con lazos de control de la frecuencia central (W0) i del factor de calidad (Q) sintonizado a la frecuencia de una sinusoide de referencia. El sistema, implementado con componentes discretos montado sobre PCB, se basa en un filtro de tiempo continuo formado por un filtro pasa-banda donde los resistores se han substituido por potenciómetros digitales controlados por “SPI” para permitir un control digital del circuito analógico. El sistema se ha implementado con una topología Maestro-Esclavo donde el maestro incluye los dos lazos de control para obtener los parámetros de los potenciómetros. El esclavo en cambio replica los parámetros del maestro para filtrar una señal arbitraria de entrada. El objetivo principal es conseguir un sistema capaz de sintonizar la frecuencia central y el factor de calidad. Para demostrar la funcionalidad y la calidad del sistema en este documento se presentan una simulación PSPICE, diagramas de BODE y medidas del THD.S’ha dissenyat un Filtre Analògic Digitalment Sintonitzable amb llaços de control de la freqüència central (W0) i del factor de qualitat (Q) sintonitzat a la freqüència d’una sinusoide de referència. El sistema, implementat amb components discrets muntat sobre PCB, està basat en un Filtre de temps continu format per un filtre passa-banda on els resistors s’han substituït per potenciòmetres digitals controlats per “SPI” per a permetre un control digital del circuit analògic. El sistema està implementat amb una topologia Mestre-Esclau on el mestre inclou ambdós llaços de control per a obtenir els paràmetres del potenciòmetres. L’esclau en canvi replica els paràmetres del mestre per a filtrar un senyal arbitrari d’entrada. Ambdós llaços de control es basen en “FPGA” permetent un control a temps real. L’objectiu principal és aconseguir un sistema capaç de sintonitzar la freqüència central i el factor de qualitat. Per a demostrar la funcionalitat i qualitat del sistema en aquest document es presenten una simulació en PSPICE, diagrames de Bode i mesures del THD