語(yǔ)音濾波器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-03-12 10:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成部分，較 K 常數(shù)型具有較尖銳的截止頻率（即對(duì)頻率范圍選擇性強(qiáng)），而同時(shí)對(duì)此截止頻率以外的其他頻率只有較小的衰減率者，稱為m常數(shù)濾波器。所謂截止頻率，亦即與濾波器有尖銳諧振的頻率。通帶與帶阻濾波器都是 m常數(shù)濾波器， m 為截止頻率與被衰減的其他頻率之衰減比的函數(shù)。每一 m 常數(shù)濾波器的阻抗與 K 常數(shù)濾波器之間的關(guān)系，均由常數(shù) m決定，此常數(shù)介于 0～ 1 之間。當(dāng) m接近零值時(shí)，截止頻率的尖銳度增高，但對(duì)于截止頻的倍頻之衰減率將隨著而減小。最合于實(shí)用的 m 值為 。至于 那一頻率需被截止，可調(diào)節(jié)共振臂以決定之。 m常數(shù)濾波器對(duì)截止頻率的衰減度，決定于共振臂的有效 2 Q值之大小。若達(dá) K常數(shù)及 m常數(shù)濾波器組成級(jí)聯(lián)電路，可獲得尖銳的濾波作用及良好的頻率衰減。 本人工作 （ 1）了解濾波器的基本電路的性質(zhì)與基本性能； （ 2）選定語(yǔ)音濾波器的設(shè)計(jì)電路及基本元器件的系數(shù)及選定； （ 3）運(yùn)用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真測(cè)試，并對(duì)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行誤差分析，找出誤差原因，并進(jìn)行改進(jìn)； 3 2 濾波器的傳輸函數(shù)與性能參數(shù) 2． 1 濾波器的傳輸性能參數(shù) 由 RC 元件與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱為 RC 有源濾波器。其功能是讓一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號(hào)。可用在信息處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面，但因受運(yùn)算放大器頻帶限制，這類濾波器主要用于低頻范圍。根據(jù)對(duì)頻率范圍的選擇的不同，可分為低通、高通、帯通與帶阻等四種濾波器，它們的幅頻特性如圖 1所示。 . 圖 1濾波器的幅頻特性 （ a）低通，（ b）高通，（ c）帶通，（ d）帶阻。 一般來(lái)說(shuō)，濾波器的幅頻特性越好，其相頻特性越差，反之亦然。濾波器的階數(shù) n越高，幅頻特性衰減的速率越快 ，但 RC 節(jié)數(shù)越多，元件參數(shù)計(jì)算越繁瑣，電路調(diào)試越困難。常用的逼近方法是巴特沃斯最大平坦效應(yīng)和切比雪夫等波動(dòng)響應(yīng)（如圖 2）。表 1 列出了二階 RC有源濾波器的傳輸函數(shù) ,它們的幅頻特性如圖2所示 . 4 圖 2巴特沃斯響應(yīng)與切比雪夫響應(yīng)比較 （ a）巴特沃斯幅頻特性（ b）巴特沃斯相頻特性 （ c）切比雪夫幅頻特性（ d）切比雪夫相頻特性 表 1二階 RC濾波器的傳輸特 性 類 型 傳輸函數(shù) 性能參數(shù) 低 通 222)(cccvsQsAsA?????? Av— 通帶內(nèi)的電壓增益 Wc— 低、高通濾波器的中心角頻 Q— 品質(zhì)因素，ffBWQ o ??? 0? （當(dāng) BWw0時(shí)） BW— 帶通、帶阻濾波器的寬度 高 通 222)(ccvsQssAsA?? ??? 帶 通 22)(oovsQssQAsA???? ??? 帶 阻 2222 )()(ooovSsQssAA??????? 5 實(shí)現(xiàn)表 1 所示傳輸函數(shù)的常用電路有電壓控制電壓源電路和無(wú) 限增益多路反饋電路。圖 3所示電路為壓控電壓源電路，其中運(yùn)算放大器為同相輸入接法，因此濾波器的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，濾波器相當(dāng)于一個(gè)電壓源，故稱為電壓控制電壓源電路。圖 4 所示電路為其中運(yùn)算放大器為反相輸入接法，由于放大器的開環(huán)增益為無(wú)限大，反相輸入端可視為虛地，輸出端通過(guò) C R3形成兩條反饋支路，故稱為無(wú)限增益多路反饋電路。 圖 3 壓控電壓源電路 圖 4無(wú)限增益多路反饋電路 濾波器的設(shè)計(jì)方案選擇 技術(shù)指標(biāo)截止 頻率 HzfH 2021? ， HzfL 200? ， 4?VA ，阻帶衰減速率為倍頻10/40dB? 。 圖 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(dá)式為 1])1([)()( 11122122121)()(0 ??????? SCRACRCRCCRRS AUUsAVVSiS （ 21） ]]1)1(11[12[122121121212121)( SCRACRCRCCRRSCCRRAAVVS?????? （ 22） 2121221211221211]1)1(11[1)(CCRRsCRACRCRsCCRRAsAVV?????? (23) 6 222)(CCCVSWSQWSWAA??? （ 24） 與式 4低通濾波器傳輸函數(shù)的通用表達(dá)式相比較，可得濾波器性能參數(shù)的表達(dá)式為 21211 CCRRWC ? （ 25） 21212 1 CCRRWc ? （ 26） 2212111)1(11 CRACRCRQ vc ????? （ 27） 341 RRAv ?? （ 28） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要求的帶寬范圍很寬
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