語音濾波器課程設計

1、語音濾波器課程設計語音濾波器課程設計語音濾波器課程設計模電課程設計說明書課題：語音濾波器專業(yè)：電氣自動化班級：電氣姓名：學號：指導老師：組員：-1-濾波電路的分類：（按工作前言在無線電通信、非電量及輕微信號檢測、電視接收機、自動控制等電路中，所能接收到的信號平常都是很輕微的，且此中還濕雜有無用或有害的信號，這對電路的正常工作將會造成影響。為了除掉這種影響，就需要用濾波器，便實用信號頻率能比較順利地經(jīng)過，而將無用及有害的信號濾掉，或讓它們遇到較大的衰減。用電感器和電容器所構成的濾波器屬無源濾波器，擁有成本低、電路簡單的特色。按工作頻率的范圍，可分為低通濾波器、高通濾波器及帶通濾波器。低通濾波器只

2、有低頻信號能經(jīng)過而高頻信號不可以經(jīng)過;高通濾波器只有高頻信號能經(jīng)過而低頻信號不可以經(jīng)過;帶通濾波器只有某一個通頻帶范圍內(nèi)的信號能經(jīng)過，而在此以外的其余頻率的信號不可以經(jīng)過。頻率的不一樣）低通濾波器：同意低頻率的信號經(jīng)過，將高頻信號衰減。高通濾波器：同意高頻信號經(jīng)過，將低頻信號衰減。帶通濾波器：同意必定頻帶范圍內(nèi)的信號經(jīng)過，將此頻帶外的信號減。-2-45RC.5RC..12.152.Protel.16.18-3-第一章語音濾波器設計一.設計目的學習有源濾波器電路的設計方法。掌握二階RC有源濾波器性能參數(shù)的測試技術。二技術指標截止頻率Fh=2000HZ,Fl=200HZ,Av=4.阻

3、帶衰減速率為-40Db/10倍頻。三設計要求1.設計一個滿足要求的二階有源濾波電路。2.要求繪畫出原理圖，并用Protel畫出印制板圖。3.依據(jù)設計要乞降技術指標設計好電路，選好元件及參數(shù)。4.再全能版或面包板或PCB板上安裝好電路并測試。5丈量低濾波器性能參數(shù)，截止頻率，帶內(nèi)增益Av和阻帶衰減速率。6.用EWB對電路仿真，并打印出幅頻特色和相頻特色曲線。7.制定測試方案和設計步驟。8.寫出設計性報告。-4-第二章濾波器的傳輸函數(shù)與性能參數(shù)RC有源濾波器幅頻特色由RC元件與運算放大器構成的濾波器稱為RC有源濾波器，其功能是讓必定頻率范圍內(nèi)的信號經(jīng)過，克制或急劇衰減此范圍以外得信號?？捎迷谛畔⑥k

4、理、數(shù)據(jù)傳輸、克制攪亂等方面，但因受運算放大器頻帶限制，這種濾波器主要用于低頻范圍。依據(jù)對頻率范圍的選擇不一樣，可分為低通、高通、帶通與帶阻等四種濾波器，它們的幅頻特色如圖2-1所示。擁有理想圖2-1濾波器的幅頻特色(a)低通（b）高通（c）帶通（d）帶阻圖2-2巴特沃斯相應與切比雪夫相應比較(a)巴特沃斯幅頻特色（b）巴特沃斯相頻特色（c）切比雪夫幅頻特色(d)切比雪夫相頻特色-5-的幅頻特色的濾波器是很難實現(xiàn)的，只好用實質(zhì)的濾波器的幅頻特色去迫近理想的。常用的迫近方法是巴特沃斯最大平坦響應切比雪夫等顛簸響應。在不一樣意帶內(nèi)有紋波的應用中，采納巴特沃斯響應的濾波器較好。假如給定階數(shù)n和帶內(nèi)同

5、意的偏差，采納切比雪夫響應的濾波器較好，因其阻帶衰減速率比巴特沃斯響應的要大的多，但切比雪夫濾波器的相頻特色比巴特沃斯的要差，如圖2-2所示。一般來說，濾波器的幅頻特色越好，其相頻特色越差，反之亦然。濾波器的階數(shù)n越高，幅頻特色衰減的速率越快，但RC網(wǎng)絡的節(jié)數(shù)越多，元件參數(shù)計算越繁瑣，電路調(diào)試越困難。由于任何高階的濾波器均可以用較低階的濾波器級聯(lián)實現(xiàn)。二階RC濾波器的傳輸函數(shù)表2-1二階RC濾波器的傳輸函數(shù)實現(xiàn)表2-1所示傳輸函數(shù)的常數(shù)電路有電壓控制電壓源（VCVS）電路和無窮增益多路反響（MFB）電路，圖2-3所示電路為壓控電壓源電路。此中運算放大器為同相輸入接法，所以濾波器的輸入阻抗很低，

6、濾波器相當于一個電壓源。故稱這種電路為電壓控制電壓源電路。其長處是電路性能堅固，增益簡單調(diào)理。圖2-4所示電路為無窮增益多路反響電路，此中運算放大器為反相輸入接法，由于放大器的開環(huán)增益為無窮大，反相輸入端可視為虛地，輸出經(jīng)過C2、R3形成兩條反響支路，故稱這種電路為無限增益多路反響電路。其長處是電路有倒相作用，使用元件較少，但增益調(diào)理不太方便，對其余性能參數(shù)會有影響，其應用范圍比VCVS電路要少。圖2-3壓控電壓源（VCVS）電路圖2-4無窮增益多路反響（MFB）電路-6-第三章濾波器的設計方法濾波器性能參數(shù)的表達式圖2-3是二階壓控電壓源低通濾波器的電路，其傳輸函數(shù)的表達式為（3-1）與表2

7、-1低通濾波器傳輸函數(shù)的通用表達式對比較，可得濾波器性能參數(shù)的表達式為（3-2）（3-3）（3-4）在設計濾波器時，平常給定的性能指標有截止頻率fc或截止角頻率c,帶內(nèi)作用Av，以及濾波器的質(zhì)量因數(shù)Q。對于二階低通（或高通）濾波器，平常取，如圖（3-1）所示。在設計中，假如僅由C、Av及Q這三個數(shù)求出電路中的全部R、C元件的值，是相當困難的。平常是先設定一個或幾個元件的值，再由式（3-2）(34)建立方程組，求其余元件值。設定的元件參數(shù)越少，方程求解越難，但電路調(diào)整較方便，此刻已經(jīng)用計算機完成了方程組的求解，并將擁有巴特沃斯響應、圖3-1幅頻特色與Q的關系切比雪夫響應的n=2,3,8階各種種類

8、的有源濾波器的電路及所用的RC元件的值制成設計表，設計人員只要要查表九能獲取濾波器的電路及RC元件的值，稱這種查表法為有源濾波器的快速設計方法。-7-第四章設計原理與步驟：電路采納一級二階低通與一級二階高通濾波電路級聯(lián)接。電路依據(jù)二階濾波器設計表設計，采納壓控電壓源電路。單元電路設計（一）:二階低通濾波器設計其電路原理圖以下:表二階低通濾波器(巴特沃斯響應)設計表-8-壓控電壓源(vcvs)電路無窮增益多路反響(MFB)電路1.由表得f=2kHZ時，取C=0.01uF，對應的參數(shù)K=5.滿足K=100/fC.的要求。2.由表可知當Av=2時電容C1=C=0.01uF；K=1時，電阻R1=1.1

9、26K，R2=2.25K,R3=6.752K,R4=6.752K.3.將上述電阻值乘以參數(shù)K=5,得：取標稱值取標稱值取標稱值-9-（二）：高通濾波器的設計其原理圖以下電路元件值Av1246810-10-設R1計R2表R3開路R40C1C2C2C2C2C*:電阻為參數(shù)K=1時的值，單位為K.1.由表得f=200HZ時，取C=0.1uF，對應的參數(shù)K=5.滿足K=100/fC.的要求。2.由表可知當Av=2時電容C1=C=0.1uF；K=1時，電阻R1=1.821K，R2=1.391K,R3=2.782K,R4=2.782K.3.將上述電阻值乘以參數(shù)K=5,得：取標稱值10K取標稱值取標稱值語音

10、濾波器的工作原理圖以下：-11-第五章.測試考據(jù)：1測試上限頻率：由上圖可知，當上限頻率為4KHZ2KHZ時，其放大增益小于4，所以不切合設計要求。2.測試下限頻率：-12-同理可得，當下限頻率為100HZ200HZ時，其放大增益也小于4，也不切合設計要求。-13-14-依據(jù)丈量的截止頻率、幅頻特色、衰減速率列下表截止頻率fLfH丈量值210Hz2kHz理論值200Hz2kHz幅頻特色輸入信號200Hz640Hz1kHz2kHz丈量值理論值衰減速率低頻高頻丈量值倍頻倍頻理論值-40dB/10倍頻-40dB/10倍頻由上圖和表可知，該電路的截止頻率在200HZ與2KHZ之間，基本切合設計要求附錄

11、（一）一：EWB仿真1.EWB仿真圖形以下：-15-EWB仿真波形圖以下：Protel印制板圖1.在Protel中連接電路-16-2.印制板圖以下：-17-七心喜悅會經(jīng)過這個實驗，對設計有源濾波器的整個過程有了很好的掌握，經(jīng)過對有源濾波器的設計，熟習了濾波器設計的一般原理，對濾波器有了一個感性的認識；學會了有源濾波器設計的一般步驟.在這幾個禮拜中，自己從啥都不知道到此后把模板做出來。此刻想一想還真是那樣，事情是做出來的，總是一味的想或等候是永久得不到結果。有些事情剛開始你不想去做也懼怕去做，但是一旦有了壓力讓你不得不去做的時候，你會發(fā)現(xiàn)其實也不是很難只要你存心去做在做?？傊?，使理論聯(lián)系了實質(zhì)，堅固并深入了對課本基本知識的認識和理解，使理論得以升華。-18-使用器械元件清單：電阻1個1個1個