语音滤波器的设计Word下载.docx
- 文档编号:18388304
- 上传时间:2022-12-15
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:134.05KB
语音滤波器的设计Word下载.docx
《语音滤波器的设计Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《语音滤波器的设计Word下载.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
③阻带衰减速率为-40dB/10倍频程;
④选定合适的模块并对所需电子电路系统的各功能模块的工作原理进行分析;
⑤对单元电路的设计计算,元件的选择,并画出整机电路图;
⑥实际电路性能指标测试结果与理论指标进行对比分析;
⑦对设计成果做出评价说明本设计特点和存在的问题,提出改进意见。
二、所需仪器设备:
1.直流稳压电路
2.函数信号发生器
3.双踪示波器
4.晶体管毫伏表
5.万用表
三、设计原理
带通滤波器(BPF)能通过规定范围的频率,这个频率范围就是电路的带宽BW,滤波器的最大输出电压峰值出现在中心频率f0的频率点上。
带通滤波器的带宽越窄,选择性越好,也就是电路的品质因数Q越高。
电路的Q值可用公求出
Q=f0/(BW)
可见,高Q值滤波器有窄的带宽,大的输出电压;
反之低Q值滤波器有较宽的带宽,势必输出电压较小。
四、参考文献:
①《电子技术基础模拟部分》华中科技大学电子技术课程组编;
②《高频电子线路》张肃文主编。
五、时间
安排
①构思及收集资料(两天)
②根据课题的技术指标确定整体方案并进行参数设计计算(四天)
③根据试验条件进行全部电路安装与调试并实现基本功能(五天)
④总结编写课程设计报告(三天)
徐丽莎教研室主任:
二零零九年七月五日
注:
本表下发学生一份,指导教师一份,栏目不够时请另附页。
课程设计任务书装订于设计计算说明书(或论文)封面之后,目录页之前。
目录
一概述…………………………………………………………6
二实验目的………………………………………………………10
三方案设计与论证…………………………………………………10
四单元电路设计与参数计算………………………………………12
五总原理图及元器件清单…………………………………………13
六参数公式…………………………………………………………14
七仿真测试与性能分析……………………………………………14
八结论……………………………………………………………15
九心得体会…………………………………………………………15
十参考文献…………………………………………………………16
一、概述
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受到较大抑制。
信号能通过的频率范围称通频带/通带;
受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:
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
2、模拟滤波器的传递函数与频率特性
模拟滤波器的传递函数
模拟滤波电路的特性可由传递函数来描述。
传递函数是输出与输入信号电压或电流拉氏变换之比。
经分析,任意个互相隔离的线性网络级联后,总的传递函数等于各网络传递函数的乘积。
这样,任何复杂的滤波网络,可由若干简单的一阶与二阶滤波电路级联构成。
模拟滤波器的频率特性
模拟滤波器的传递函数H(s)表达了滤波器的输入与输出间的传递关系。
若滤波器的输入信号Ui是角频率为w的单位信号,滤波器的输出Uo(jw)=H(jw)表达了在单位信号输入情况下的输出信号随频率变化的关系,称为滤波器的频率特性函数,简称频率特性。
频率特性H(jw)是一个复函数,其幅值A(w)称为幅频特性,其幅角∮(w)表示输出信号的相位相对于输入信号相位的变化,称为相频特性。
3、滤波器的主要特性指标
特征频率:
①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。
②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。
③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。
④固有频率f0=w0/(2p)为电路没有损耗时,滤波器的谐振频率,复杂电路往往有多个固有频率。
增益与衰耗
滤波器在通带内的增益并非常数。
①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。
②对带阻滤波器,应给出阻带衰耗,衰耗定义为增益的倒数。
③通带增益变化量△Kp指通带内各点增益的最大变化量,如果△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。
灵敏度
滤波电路由许多元件构成,每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能。
滤波器某一性能指标y对某一元件参数x变化的灵敏度记作Sxy,定义为:
Sxy=(dy/y)/(dx/x)。
该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度不是一个概念,该灵敏度越小,标志着电路容错能力越强,稳定性也越高。
群时延函数
当滤波器幅频特性满足设计要求时,为保证输出信号失真度不超过允许范围,对其相频特性∮(w)也应提出一定要求。
在滤波器设计中,常用群时延函数d∮(w)/dw评价信号经滤波后相位失真程度。
群时延函数d∮(w)/dw越接近常数,信号相位失真越小。
这次我们小组设计的300—3000赫兹语音滤波器(二阶有源带通滤波器)由一级二阶低通滤波电路和一级二阶高通滤波电路串联组成。
可以构成带通滤波电路,条件是低通滤波器的截止角频率Wh大于高通滤波电路的截止角频率Wl。
它能抑制低于300以下和高于3000的信号
二、目的
①握系统各功能模块的基本原理;
②养基本掌握电路设计的基本思路和方法;
③高学生对所学理论的知识的理解能力;
④高和掘学生对所学知识的实际应用能力;
⑤高学生的科技学做论文能力。
三、方案设计与论证:
1、方案设计:
(a)原理图
(b)理想的幅频响应
带通滤波器电路构成示意图(a)(b)
二阶有源高通滤波电路和一个二阶有源低通滤波电路串联而成所要求的语音滤波电路。
在运放电路中的电阻不宜选择过大或太小一般为几千欧至几十千欧比较合适。
因此,选择低通级电容值为0.0068Uf,高通级电容值为0.068uF。
然后由Wc=1/RC可计算出精确的电阻值。
设计二阶有源低通时选用R、C的方法。
R1=R2=R,C1=C2=C,则
由上式得知,Q可分别由R、C值和运放增益Auf的变化来单独调整,相互影响不大,因此该设计法对要求特性保持一致较宽范围内变化的情况比较适用,但必须使用精度和稳定性均较高的元件。
高通级的电路只要把低通的R和C互换即可。
2、论证:
在满足低通带截止频率高于高通带截止频率的条件下,把相同元件压控电压滤波器的低通和高通起来可以实现带通滤波器的通带响应。
用该方法构成的带通滤波器的通带较宽,通带截止频率易于调整,因此多用做测量信号噪声比(S/N)的音频带通滤波器。
四、单元电路设计与参数计算
二阶有源高通滤波电路
是将低通电路中的R和
C的位置互换就能得到
RC高通滤波电路。
二阶有源低通滤波电路
是由两节RC滤波电路和
同相比例放大电路组成,其
特点是输入阻抗高,输出阻
抗低。
同相比例放大电路的
电压增益就是低通滤波器的
通带电压增益。
二阶有源低通滤波电路
五、总原理图及元器件清单
1.总原理图
2.元件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
A1、A2
uA741
2
运算放大器
R1~R4
8.2
4
电阻
R5、R7
47
R6、R8
27
C1、C2
0.068
电容
C3、C4
0.0068
六、参数公式
Cl=C2=0.068μfC3=C4=0.0068μf
fH=3000HzFl=300Hzf=1/T
ω=2π/T=2πf
ω=1/RCR=1/ωc
Av=A1A2=10
七、仿真测试与性能分析
二阶有源滤波器不用电感元件、有一定增益、重量轻、体积小和调试方便,可用在信息处理、数据传输和抑制干扰等方面
但因受运算放大器的频带限制,这类滤波器主要用于低频。
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可以的。
可以抑制低于300赫兹以下和高于3000赫兹以上的频率。
理论上性能是可靠的但从实际出发我们小组仍需努力的改进数据使得数据更加的精确。
性能理论上达到了实验的要求
八、结论
我们这次设计利用了二阶有源高通滤波电路和一个二阶有源低通滤波电路串联成所要求的语音滤波电路。
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较适用,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
300Hz~3000Hz;
电压增益基本符合;
阻带衰减速率也基本上吻合设计要求。
九、心得体会
通过这次设计语音滤波器,小组收集到很多很好的资料,从而在构思上给了我们这组很大的帮助。
在收集资料过程中,我们都很好的复习了以前学习过的有关知识,尤其是低通与高通滤波电路增进了了解。
这次设计,根据课题的技术指标,基本上完成了设计的整体方案,并进行了一些有关数据计算。
这是一个团体之间的合作,我们一起完成了语音滤波器的设计任务,总的来说是基本上实现了设计所要求的功能,但一定程度上还是有很多不足之处。
这次设计也培养了我们的电路设计基本思路和方法,提高了对所学知识的理解能力和实际应用能力,也在一定程度上提高了我们写作论文的能力,了解了这一方向,能寻找出一些突破口,从而基本上达到了这次课程设计的目的。
十、参考文献:
①《电子技术基础模拟部分》第五版,高等教育出版社;
华中科技大学电子技术课程组编;
②《高频电子线路》第四版,高等教育出版社;
张肃文主编。
理工系语音滤波器课程设计成绩评定表
专业:
…………….班级:
…………….
学号:
……………姓名:
……………..
课题名称
设计任务与要求
1.基本要求
(1)、学习电子线路仿真软件
(2)、对所学仿真的电子电路系统的各功能模块的工作原理进行分析
(3)、提出系统的设计方案,选用合适的模块
(4)、对所设计的系统进行仿真
(5)、并对仿真结果进行分析
2、课题要求
(1)基本功能
A、设计一个语音滤波器,截止频率fH=3000Hz;
B、电压增益为10‘
C、阻带衰减速率俄日﹣40dB/10的倍频程‘
3、课程设计论文编写要求
课程设计说明书包括内容:
(1)、设计任务及主要技术指标和要求。
(2)、选定方案的论证及整机电路的工作原理。
(3)、单元电路的设计计算,元器件选择,电路图。
(4)、实际电路性能指标测试结果,并与理论指标进行对比分析。
(5)、画出整机电路图,列出元件,器件明细列表。
(6)、对设计成果作出评价,说明本设计特点和存在的问题,提出改进意见;
(7)、按照学校规定的格式打印课程设计论文,论文包括目录,绪论,正文,小结,参考文献,谢辞、附录等,且按学校要求统一装订。
指导教师评语
建议成绩:
指导教师:
课程小组评定
评定成绩:
课程负责人:
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 语音 滤波器 设计