模电-语音滤波器设计_.docx

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1、模电-语音滤波器设计_模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计模拟电路课程设计报告设计课题语音滤波器的设计专业班级：电子科学与技术1201学生姓名：学号：120803039指导老师：设计时间：2021.12.302021.1.6模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计目录第一章概述1.1滤波器的功能和类型1.2滤波器的主要特性指标第二章实验目的第三章方案设计与论证3.1总体分析3.2方案一3.3方案二3.4论证第四章单元电路设计与参数计算4.1元器件参数选取4.2电路图设计第五章总原理图及元器件清单5.1总原理图5.2元器件清单第六章参数公式第七章仿真测试与性能分析第八章结论第九章参考文献模电

2、-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计第一章概述1.1滤波器的功能和类型滤波器其实就是选频电路，可允许部分频率的信号顺利通过，而另一部分频率的信号遭到较大抑制。信号能通过的频率范围称通频带/通带；遭到很大衰减或完全被抑制的频率范围称阻带；通带和阻带间的分界频率称截止频率。理论上，在通带内电压增益为常数，阻带内的电压增益为零；实际上，通带和阻带间存在一定频率范围的过渡带。从功能上分，滤波器分为低通、带通、高通、带阻等。功能：滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。类型：按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器按功能分：低通、高通、带通、带阻按电路组成分：

3、LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器按传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、高阶1.2滤波器的主要特性指标特征频率：通带截频fp=wp/(2p)为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。阻带截频fr=wr/(2p)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。转折频率fc=wc/(2p)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。固有频率f0=w0/(2p)为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计复杂电路往往有多个固有频率。增益与衰

4、耗滤波器在通带内的增益并非常数。对低通滤波器通带增益Kp一般指w=0时的增益；高通指w时的增益；带通则指中心频率处的增益。对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数。通带增益变化量Kp指通带内各点增益的最大变化量，假如Kp以dB为单位，则指增益dB值的变化量。阻尼系数与品质因数阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。阻尼系数的倒数称为品质因数，是评价带通与带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标，Q=w0/w。式中的w为带通或带阻滤波器的3dB带宽，w0为中心频率，在很多情况下中心频率与固有频率相等。第二章实验目的1、把握系统各功能模块的基本原理

5、；2、培养基本把握电路设计的基本思路和方法；3、提高学生对所学理论的知识的理解能力；4、提高和掘学生对所学知识的实际应用能力；5、提高学生的科技学做论文能力。第三章方案设计与论证3.1总体分析语音滤波器是属于有源滤波器，有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R、C等无源元件而构成的，主要由两部分电路组成，带通滤波和带阻滤波，带通滤波器用来通过语音信号，频带为20Hz到20KHz，再经过带阻模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计滤波器滤去50Hz的工频干扰信号，并最终到达语音滤波的目的。在此，有两种设计方案：一种是压控电压源电路设计，另一种是用无限增益

6、多路反应电路设计，下面分别详细介绍两种方案。3.2方案一：压控电压源电路原理有源带通滤波器BPF和带阻滤波器BEF带通滤波器是由低通RC环节和高通RC环节组合而成的。要将高通的下限截止频率设置的小于低通的上限截止频率。反之则为带阻滤波器。图1压控型二阶低通图2压控型二阶低通幅频特性传递函数：()Aus=()1+3-Aup(s)sRC+(sRC)2Aups上式中只要当Aups小于3时，即分母中s的一次项系数大于零，电路才能稳定工作，而不产生自激振荡。若令s=jw,f0=1/2rc,则电压放大倍数：=1-+AupAufffofo2j(3-Aup)若令Q=13-Aup，则f=fo时，有=3-AupA

7、uQAupAup当2下一页模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计当f?fp时，曲线按-40dB/十倍频下降。图3二阶压控型高通图4二阶压控型高通幅频特性传递函数：()Aus=()1+3-Aup(s)sRC+(sRC)2Aups*sRC2通带放大倍数：Aup=1+Rf/R1；截止频率：fp=1/2RC；品质因数：Q=13-Aup根据设计要求要组成压控电压源带通滤波器，则选择上图中的低通滤波器和高通滤波器级联即可。3.3方案二：无限增益多路反应电路原理模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计无限增益多路反应有源滤波器一般形式要求集成运放的开环增益大于60dB图5压控二阶高通图6无限增益多路反应二

8、阶高通传递函数：21223()=()21+(1+2+3)+2122323sRRCCAusAupsRsCCCsRRCCCCg通带放大倍数：1up=-3CAC；截止频率：fp=1/21223RRCC；品质因数：1=+232RQCCRC1C2C3模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计图7无限增益多路反应二阶低通滤波器在图7中，当f=0时，C1和C2均开路，故通带放大倍数：Aup=-Rf/R1传递函数：()()=1111+22(+)+212212AupsAussCRRfsCCRRfRRRf可得：fo=1/2121CCRRf，Q=R1/R2/Rf1212CRRC3.4论证压控电压源VCVS电路，其中运

9、放为同相输入，输入阻抗很高，输出阻抗很低，电路性能稳定，增益容易调节。无限增益多路反应MFB电路，有倒相作用，使用元件较少，但增益调节对其性能参数会有影响。根据以上分析，本实验选择方案一。模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计第四章单元电路设计与参数计算4.1元器件参数选取：要选择一种集成运放，首先要考虑到它的通频带能否知足本设计的要求。uA741作为通用运放，能知足要求，部分参数如下：对于低通部分：参数值为R1=5.63K,R2=11.25K,R3=R4=33.76K,由设计表上给出的计算公式得出C=C1=0.01uFk=100/fc*c，在本设计中K=5。对于高通部分：参数值为R5=9.

10、105K,R6=6.955K,R7=R8=13.91K，由设计表上给出的计算公式得出C1=C3=0.1uFk=100/fc*c，在本设计中K=5。4.2电路图设计1原理图如下：此页面能否是列表页或首页？未找到适宜正文内容。此页面能否是列表页或首页？未找到适宜正文内容。模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计第五章总原理图及元器件清单5.1图三为总原理图：5.2元器件清单：元件序号型号主要参数数量备注A1A2Ua7412运算放大器R15.6k1电阻R211k1电阻R3，R433k2电阻R59.1k1电阻R66.8k1电阻R7,R813k2电阻C,C10.01F2电容C20.1F2电容模电-语音滤

11、波器设计模电-语音滤波器设计第六章参考公式fH=2000Hzfl=200Hzf=1/T=2/T=2f=1/RCR=1/cAv=A1A2=4K=100/fcC数据主要是查表得来的第七章仿真测试与性能分析第一仿真测试失败，可能数据存在一定错误。经过修改数据仍然有小误差。由于时间问题仿真测试不再进行。本电路从理论上讲是能够的。能够抑制低于200赫兹下面和高于2000赫兹以上的频率。仿真电路图幅频：200Hz时：此页面能否是列表页或首页？未找到适宜正文内容。此页面能否是列表页或首页？未找到适宜正文内容。模电-语音滤波器设计模电-语音滤波器设计低通滤波电路串联成所要求的语音滤波电路。在知足低通带截止频率

12、高于高通带截止频率的条件下，把一样元件压控电压滤波器的低通和高通起来能够实现带通滤波器的通带响应。重要的是本次设计法对要求特性保持一致较宽范围内变化的情况比拟适用，但必须使用精度和稳定性均较高的元件。设计出来的语音滤波器基本实现了设计要求，截止频率200Hz2000Hz；电压增益基本符合；阻带衰减速率也基本上吻合设计要求。第九章参考文献1、（电工电子实践指导）第三版，王港元主编，江西科学技术出版社20202、（电子线路设计、实验、测试）第四版，罗杰，谢自美主编，电子工业出版社20203、（电子技术课程设计指导），彭介华主编，高等教育出版社20004、（模拟电子技术基础）第四版童诗白主编，高等教育出版社5、（毕满清主编，电子技术实验与课程设计）机械工业出版社。6、（用万用表检测电子元器件），杜龙林编，辽宁科学技术出版社2001