【正文】 語音濾波器設計 1 湖 南 工 學 院 模 擬 電 子 技 術 課 程 設 計 語音濾波器設計 系 部：電氣與信息工程系 專 業(yè)：信息及自動控制 班 級：信控 0401 班 姓 名： 學 號： 43040110 組 員： 指導老師： 2021 年 下 期語音濾波器設計 2 前 言 通過對模擬電子技術的學習，我對這門課程深入了解，學到許多知識，如半導體二極管，三極管的應用，放大電路的分析方法和應用，負反饋放大電路與基本運算電路性能與作用，信號產生電路等。然而，隨著社會的發(fā)展，電子技術也飛快發(fā)展，對電子技術的要求 越來越高，所以對動手能力要求高。而我系開設了模擬電路課程設計練習，對學生的動手能力非常重要。 在實際工作中，電子技術人員需要分析器件、電路的工作原理；驗證器件、電路的功能；對電路進行調試、分析，排除電路故障；測試器件、電路的性能指標；設計、制作各種實用電路的樣機。所有這些都離不開實驗。此外，實驗還有一個重要任務，是要培養(yǎng)正確處理數據，分析和綜合實驗結果、檢查和排除故障的能力。同時養(yǎng)成我們勤奮、進取、嚴肅認真、理論聯(lián)系實際的作風和為科學事業(yè)奮斗到底的精神。直流穩(wěn)壓電源的設計是模擬電子技術一個基礎的設計課程，它 一般是由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，我們要掌握直流穩(wěn)壓電源的設計方法，研究其設計方案，學習直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數和內阻的測試方法。 通過課程設計，我們可以提高我們的動手能力和工程設計能力，為以后走向工作崗位打好基礎。 侯智容 202111 3 目 錄 一、設計課題說明及要求 二、設計原理 三、設計步驟 方案選擇 具體步驟 四、設計性能指標的調試與測試 五、設計誤差分析及實物測試 設計誤差分析 實物調試與測試 六、設計總結 七 、 Protel 印制板圖 八 、設計安裝工藝和焊接技 術 九 、設計元件及工具清單 十 、心得體會 十一 、參考文獻 語音濾波器設計 4 一、設計課題說明及要求 設計目的 1)、學習有源濾波電路的設計方法； 2)、掌握二階 RC 有源濾波器性能參數的測試技術。 設計要求和技術指標 1)、技術指標： 截止頻率 fH=2021HZ， fL=200HZ,AV=4,阻帶衰減速率為 40dB/10 倍頻 2)、設計要求 （ 1）設計一個能滿足要求的二階有源濾波電路； （ 2）要求繪出原理圖，并用 Protel 畫出印制版圖； （ 3）根據設計要求和技術指標設計好電路，選好原件及參數； （ 4）在萬能板或面包 板上安裝好電路并調試； （ 5）測量濾波器的性能參數：截止頻率、帶內增益 AV 和阻帶衰減速率； （ 6）用 EWB 對電路仿真，并打印出幅頻特性和相頻特性曲線； （ 7）擬定測試方案和設計步驟； （ 8）寫出設計性報告。 設計報告要求 1)、選定設計方案； 2）、擬出設計步驟，畫出電路、分析并計算主要元件參數值； 3）、列出測試數據表格。 設計總結 1）、總結有源濾波器的設計方法和運用到的主要知識點。 2）、總結有源濾波器性能參數的測試方法。 語音濾波器設計 5 二、設計 原理 濾波電路是一種能使有用頻率信號通過，同時抑制無用頻率成分的電路。濾波電路種類很多，由集成運算放大器、電容和電阻可構成有源濾波器。由于有源濾波器不用電感，體積小，重量輕，諧振頻率、增益和品質因數容易控制等而獲得廣泛應用。有源濾波電路有低通、高通、帶通和帶阻等型式。低通濾波電路指低頻信號能通過而高頻信號不能通過的電路，高通濾波電路則與低通濾波電路相反，帶通濾波電路是指某一頻段的信號能通過而該頻段之外的信號不能通過的電路，帶阻濾波電路與帶通濾波電路作用相反。 但是，具有理想特性的濾波器是很難實現(xiàn)的，只能用實 際特性去逼近理想的。常用的逼近方法是巴特沃斯（ butterwoth）最大平坦響應和切比雪夫（ chebysher）等波動響應。在不允許帶內有波動時，用巴特沃斯響應較好。如果給定帶內所允許的文波差，則用切比雪夫響應較好。二階 RC 濾波器的傳輸函數如表 1 所示，其常用電路有電壓控制電壓源（ VCVS）電路和無限增益多路反饋（ MFB）電路。圖 1(a)所示電路為壓控電壓源電路，其中，運放為同相輸入，輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，濾波器相當于一個電壓源，故稱電壓控制電壓源電路。其優(yōu)點是電路性能穩(wěn)定、增益容易調節(jié)。圖 1(b)所示 電路為無限增益多路反饋電路，其中，運放為反相輸入，輸出端通過 C R2 形成兩條反饋支路，故稱無限增益多路反饋電路。其優(yōu)點是電路有倒相作用，使用元件較少，但增益調節(jié)對其性能參數會有影響，故應用范圍比 VCVS 電路要小。 語音濾波器設計 6 表 1 二階 RC 濾波器的傳輸函數 類型 傳輸函數 性能參數 低通 22 2)(cccVsQSAsA?????? AV— 電壓增益 ω c— 低、高通濾波器的截止角頻率 ω 0— 帶阻塞、帶阻濾波器的中心角頻率 Q— 品質因數， BWQ 0?? 或 BWf0 （當 BWω 0 時） BW— 帶通、帶阻濾波器的帶寬 高通 22 2)(ccVsQssAsA?? ??? 帶通 220)(ooVsQssQAsA????