語(yǔ)音濾波器課程設(shè)計(jì).doc

-1-模電課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課題：語(yǔ)音濾波器專業(yè)：電氣自動(dòng)化班級(jí)：電氣姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：組員：-2-前言在無(wú)線電通信、非電量及微弱信號(hào)檢測(cè)、電視接收機(jī)、自動(dòng)控制等電路中，所能接收到的信號(hào)通常都是很微弱的，且其中還濕雜有無(wú)用或有害的信號(hào)，這對(duì)電路的正常工作將會(huì)造成影響。為了消除這種影響，就需要用濾波器，便有用信號(hào)頻率能比較順利地通過(guò)，而將無(wú)用及有害的信號(hào)濾掉，或讓它們受到較大的衰減。用電感器和電容器所組成的濾波器屬無(wú)源濾波器，具有成本低、電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。按工作頻率的范圍，可分為低通濾波器、高通濾波器及帶通濾波器。低通濾波器只有低頻信號(hào)能通過(guò)而高頻信號(hào)不能通過(guò)；高通濾波器只有高頻信號(hào)能通過(guò)而低頻信號(hào)不能通過(guò)；帶通濾波器只有某一個(gè)通頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)能通過(guò)，而在此之外的其他頻率的信號(hào)不能通過(guò)。濾波電路的分類：（按工作頻率的不同）低通濾波器：允許低頻率的信號(hào)通過(guò)，將高頻信號(hào)衰減。高通濾波器：允許高頻信號(hào)通過(guò)，將低頻信號(hào)衰減。帶通濾波器：允許一定頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，將此頻帶外的信號(hào)減。-3-目錄前言第一章語(yǔ)音濾波器設(shè)計(jì)書4第二章濾波器的傳輸函數(shù)與性能數(shù)52.1RC有源濾波器幅頻特性.52.2二階RC濾波器的傳輸函數(shù).6第三章濾波器的快速設(shè)計(jì)方法.73.1濾波器性能參數(shù)的表達(dá)式.7第四章.設(shè)計(jì)原理與步驟.8第五章.測(cè)試.12附錄（一）1.EWB仿真.152.Protel印制圖.16心得體會(huì).18使用器材參考文獻(xiàn)-4-第一章語(yǔ)音濾波器設(shè)計(jì)一.設(shè)計(jì)目的1.學(xué)習(xí)有源濾波器電路的設(shè)計(jì)方法。2.掌握二階RC有源濾波器性能參數(shù)的測(cè)試技術(shù)。二技術(shù)指標(biāo)截止頻率Fh=2000HZ,Fl=200HZ,Av=4.阻帶衰減速率為-40Db/10倍頻。三設(shè)計(jì)要求1.設(shè)計(jì)一個(gè)滿足要求的二階有源濾波電路。2.要求繪畫出原理圖，并用Protel畫出印制板圖。3.根據(jù)設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)好電路，選好元件及參數(shù)。4.再萬(wàn)能版或面包板或PCB板上安裝好電路并測(cè)試。5測(cè)量低濾波器性能參數(shù)，截止頻率，帶內(nèi)增益Av和阻帶衰減速率。6.用EWB對(duì)電路仿真，并打印出幅頻特性和相頻特性曲線。7.擬定測(cè)試方案和設(shè)計(jì)步驟。8.寫出設(shè)計(jì)性報(bào)告。-5-第二章濾波器的傳輸函數(shù)與性能參數(shù)2.1RC有源濾波器幅頻特性由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)，抑制或急劇衰減此范圍以外得信號(hào)?？捎迷谛畔⑻幚怼?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)頻率范圍的選擇不同，可分為低通、高通、帶通與帶阻等四種濾波器，它們的幅頻特性如圖2-1所示。具有理想圖2-1濾波器的幅頻特性(a)低通（b）高通（c）帶通（d）帶阻圖2-2巴特沃斯相應(yīng)與切比雪夫相應(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-6-的幅頻特性的濾波器是很難實(shí)現(xiàn)的，只能用實(shí)際的濾波器的幅頻特性去逼近理想的。常用的逼近方法是巴特沃斯最大平坦響應(yīng)切比雪夫等波動(dòng)響應(yīng)。在不允許帶內(nèi)有紋波的應(yīng)用中，采用巴特沃斯響應(yīng)的濾波器較好。如果給定階數(shù)n和帶內(nèi)允許的偏差，采用切比雪夫響應(yīng)的濾波器較好，因其阻帶衰減速率比巴特沃斯響應(yīng)的要大的多，但切比雪夫?yàn)V波器的相頻特性比巴特沃斯的要差，如圖2-2所示。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網(wǎng)絡(luò)的節(jié)數(shù)越多，元件參數(shù)計(jì)算越繁瑣，電路調(diào)試越困難。因?yàn)槿魏胃唠A的濾波器均可以用較低階的濾波器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。2.2二階RC濾波器的傳輸函數(shù)表2-1二階RC濾波器的傳輸函數(shù)實(shí)現(xiàn)表2-1所示傳輸函數(shù)的常數(shù)電路有電壓控制電壓源（VCVS）電路和無(wú)限增益多路反饋（MFB）電路，圖2-3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低，濾波器相當(dāng)于一個(gè)電壓源。故稱這種電路為電壓控制電壓源電路。其優(yōu)點(diǎn)是電路性能穩(wěn)定，增益容易調(diào)節(jié)。圖2-4所示電路為無(wú)限增益多路反饋電路，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，輸出通過(guò)C2、R3形成兩條反饋支路，故稱這種電路為無(wú)限增益多路反饋電路。其優(yōu)點(diǎn)是電路有倒相作用，使用元件較少，但增益調(diào)節(jié)不太方便，對(duì)其它性能參數(shù)會(huì)有影響，其應(yīng)用范圍比VCVS電路要少。圖2-3壓控電壓源（VCVS）電路圖2-4無(wú)限增益多路反饋（MFB）電路-7-第三章濾波器的設(shè)計(jì)方法3.1濾波器性能參數(shù)的表達(dá)式圖2-3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（3-1）與表2-1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（3-2）（3-3）（3-4）在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，通常給定的性能指標(biāo)有截止頻率fc或截止角頻率c,帶內(nèi)作用Av，以及濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q。對(duì)于二階低通（或高通）濾波器，通常取Q=0.707，如圖（3-1）所示。在設(shè)計(jì)中，如果僅由C、Av及Q這三個(gè)數(shù)求出電路中的所有R、C元件的值，是相當(dāng)困難的。通常是先設(shè)定一個(gè)或幾個(gè)元件的值，再由式（3-2）(34)建立方程組，求其他元件值。設(shè)定的元件參數(shù)越少，方程求解越難，但電路調(diào)整較方便，現(xiàn)在已經(jīng)用計(jì)算機(jī)完成了方程組的求解，并