语音滤波器课程设计

1、语音滤波器课程设计语音滤波器课程设计语音滤波器课程设计模电课程设计说明书课题：语音滤波器专业：电气自动化班级：电气姓名：学号：指导老师：组员：-1-滤波电路的分类：（按工作前言在无线电通信、非电量及轻微信号检测、电视接收机、自动控制等电路中，所能接收到的信号平常都是很轻微的，且此中还湿杂有无用或有害的信号，这对电路的正常工作将会造成影响。为了除掉这种影响，就需要用滤波器，便实用信号频率能比较顺利地经过，而将无用及有害的信号滤掉，或让它们遇到较大的衰减。用电感器和电容器所构成的滤波器属无源滤波器，拥有成本低、电路简单的特色。按工作频率的范围，可分为低通滤波器、高通滤波器及带通滤波器。低通滤波器只

2、有低频信号能经过而高频信号不可以经过;高通滤波器只有高频信号能经过而低频信号不可以经过;带通滤波器只有某一个通频带范围内的信号能经过，而在此以外的其余频率的信号不可以经过。频率的不一样）低通滤波器：同意低频率的信号经过，将高频信号衰减。高通滤波器：同意高频信号经过，将低频信号衰减。带通滤波器：同意必定频带范围内的信号经过，将此频带外的信号减。-2-45RC.5RC..12.152.Protel.16.18-3-第一章语音滤波器设计一.设计目的学习有源滤波器电路的设计方法。掌握二阶RC有源滤波器性能参数的测试技术。二技术指标截止频率Fh=2000HZ,Fl=200HZ,Av=4.阻

3、带衰减速率为-40Db/10倍频。三设计要求1.设计一个满足要求的二阶有源滤波电路。2.要求绘画出原理图，并用Protel画出印制板图。3.依据设计要乞降技术指标设计好电路，选好元件及参数。4.再全能版或面包板或PCB板上安装好电路并测试。5丈量低滤波器性能参数，截止频率，带内增益Av和阻带衰减速率。6.用EWB对电路仿真，并打印出幅频特色和相频特色曲线。7.制定测试方案和设计步骤。8.写出设计性报告。-4-第二章滤波器的传输函数与性能参数RC有源滤波器幅频特色由RC元件与运算放大器构成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让必定频率范围内的信号经过，克制或急剧衰减此范围以外得信号。可用在信息办

4、理、数据传输、克制搅乱等方面，但因受运算放大器频带限制，这种滤波器主要用于低频范围。依据对频率范围的选择不一样，可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤波器，它们的幅频特色如图2-1所示。拥有理想图2-1滤波器的幅频特色(a)低通（b）高通（c）带通（d）带阻图2-2巴特沃斯相应与切比雪夫相应比较(a)巴特沃斯幅频特色（b）巴特沃斯相频特色（c）切比雪夫幅频特色(d)切比雪夫相频特色-5-的幅频特色的滤波器是很难实现的，只好用实质的滤波器的幅频特色去迫近理想的。常用的迫近方法是巴特沃斯最大平坦响应切比雪夫等颠簸响应。在不一样意带内有纹波的应用中，采纳巴特沃斯响应的滤波器较好。假如给定阶数n和带内同

5、意的偏差，采纳切比雪夫响应的滤波器较好，因其阻带衰减速率比巴特沃斯响应的要大的多，但切比雪夫滤波器的相频特色比巴特沃斯的要差，如图2-2所示。一般来说，滤波器的幅频特色越好，其相频特色越差，反之亦然。滤波器的阶数n越高，幅频特色衰减的速率越快，但RC网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。由于任何高阶的滤波器均可以用较低阶的滤波器级联实现。二阶RC滤波器的传输函数表2-1二阶RC滤波器的传输函数实现表2-1所示传输函数的常数电路有电压控制电压源（VCVS）电路和无穷增益多路反响（MFB）电路，图2-3所示电路为压控电压源电路。此中运算放大器为同相输入接法，所以滤波器的输入阻抗很低，

6、滤波器相当于一个电压源。故称这种电路为电压控制电压源电路。其长处是电路性能坚固，增益简单调理。图2-4所示电路为无穷增益多路反响电路，此中运算放大器为反相输入接法，由于放大器的开环增益为无穷大，反相输入端可视为虚地，输出经过C2、R3形成两条反响支路，故称这种电路为无限增益多路反响电路。其长处是电路有倒相作用，使用元件较少，但增益调理不太方便，对其余性能参数会有影响，其应用范围比VCVS电路要少。图2-3压控电压源（VCVS）电路图2-4无穷增益多路反响（MFB）电路-6-第三章滤波器的设计方法滤波器性能参数的表达式图2-3是二阶压控电压源低通滤波器的电路，其传输函数的表达式为（3-1）与表2

7、-1低通滤波器传输函数的通用表达式对比较，可得滤波器性能参数的表达式为（3-2）（3-3）（3-4）在设计滤波器时，平常给定的性能指标有截止频率fc或截止角频率c,带内作用Av，以及滤波器的质量因数Q。对于二阶低通（或高通）滤波器，平常取，如图（3-1）所示。在设计中，假如仅由C、Av及Q这三个数求出电路中的全部R、C元件的值，是相当困难的。平常是先设定一个或几个元件的值，再由式（3-2）(34)建立方程组，求其余元件值。设定的元件参数越少，方程求解越难，但电路调整较方便，此刻已经用计算机完成了方程组的求解，并将拥有巴特沃斯响应、图3-1幅频特色与Q的关系切比雪夫响应的n=2,3,8阶各种种类

8、的有源滤波器的电路及所用的RC元件的值制成设计表，设计人员只要要查表九能获取滤波器的电路及RC元件的值，称这种查表法为有源滤波器的快速设计方法。-7-第四章设计原理与步骤：电路采纳一级二阶低通与一级二阶高通滤波电路级联接。电路依据二阶滤波器设计表设计，采纳压控电压源电路。单元电路设计（一）:二阶低通滤波器设计其电路原理图以下:表二阶低通滤波器(巴特沃斯响应)设计表-8-压控电压源(vcvs)电路无穷增益多路反响(MFB)电路1.由表得f=2kHZ时，取C=0.01uF，对应的参数K=5.满足K=100/fC.的要求。2.由表可知当Av=2时电容C1=C=0.01uF；K=1时，电阻R1=1.1

9、26K，R2=2.25K,R3=6.752K,R4=6.752K.3.将上述电阻值乘以参数K=5,得：取标称值取标称值取标称值-9-（二）：高通滤波器的设计其原理图以下电路元件值Av1246810-10-设R1计R2表R3开路R40C1C2C2C2C2C*:电阻为参数K=1时的值，单位为K.1.由表得f=200HZ时，取C=0.1uF，对应的参数K=5.满足K=100/fC.的要求。2.由表可知当Av=2时电容C1=C=0.1uF；K=1时，电阻R1=1.821K，R2=1.391K,R3=2.782K,R4=2.782K.3.将上述电阻值乘以参数K=5,得：取标称值10K取标称值取标称值语音

10、滤波器的工作原理图以下：-11-第五章.测试考据：1测试上限频率：由上图可知，当上限频率为4KHZ2KHZ时，其放大增益小于4，所以不切合设计要求。2.测试下限频率：-12-同理可得，当下限频率为100HZ200HZ时，其放大增益也小于4，也不切合设计要求。-13-14-依据丈量的截止频率、幅频特色、衰减速率列下表截止频率fLfH丈量值210Hz2kHz理论值200Hz2kHz幅频特色输入信号200Hz640Hz1kHz2kHz丈量值理论值衰减速率低频高频丈量值倍频倍频理论值-40dB/10倍频-40dB/10倍频由上图和表可知，该电路的截止频率在200HZ与2KHZ之间，基本切合设计要求附录

11、（一）一：EWB仿真1.EWB仿真图形以下：-15-EWB仿真波形图以下：Protel印制板图1.在Protel中连接电路-16-2.印制板图以下：-17-七心喜悦会经过这个实验，对设计有源滤波器的整个过程有了很好的掌握，经过对有源滤波器的设计，熟习了滤波器设计的一般原理，对滤波器有了一个感性的认识；学会了有源滤波器设计的一般步骤.在这几个礼拜中，自己从啥都不知道到此后把模板做出来。此刻想一想还真是那样，事情是做出来的，总是一味的想或等候是永久得不到结果。有些事情刚开始你不想去做也惧怕去做，但是一旦有了压力让你不得不去做的时候，你会发现其实也不是很难只要你存心去做在做。总之，使理论联系了实质，坚固并深入了对课本基本知识的认识和理解，使理论得以升华。-18-使用器械元件清单：电阻1个1个1个