语音滤波器课程设计.doc

-1-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：-2-前言在无线电通信、非电量及微弱信号检测、电视接收机、自动控制等电路中，所能接收到的信号通常都是很微弱的，且其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。为了消除这种影响，就需要用滤波器，便有用信号频率能比较顺利地通过，而将无用及有害的信号滤掉，或让它们受到较大的衰减。用电感器和电容器所组成的滤波器属无源滤波器，具有成本低、电路简单的特点。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。低通滤波器只有低频信号能通过而高频信号不能通过；高通滤波器只有高频信号能通过而低频信号不能通过；带通滤波器只有某一个通频带范围内的信号能通过，而在此之外的其他频率的信号不能通过。滤波电路的分类：（按工作频率的不同）低通滤波器：允许低频率的信号通过，将高频信号衰减。高通滤波器：允许高频信号通过，将低频信号衰减。带通滤波器：允许一定频带范围内的信号通过，将此频带外的信号减。-3-目录前言第一章语音滤波器设计书4第二章滤波器的传输函数与性能数52.1RC有源滤波器幅频特性.52.2二阶RC滤波器的传输函数.6第三章滤波器的快速设计方法.73.1滤波器性能参数的表达式.7第四章.设计原理与步骤.8第五章.测试.12附录（一）1.EWB仿真.152.Protel印制图.16心得体会.18使用器材参考文献-4-第一章语音滤波器设计一.设计目的1.学习有源滤波器电路的设计方法。2.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.根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数。4.再万能版或面包板或PCB板上安装好电路并测试。5测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，并打印出幅频特性和相频特性曲线。7.拟定测试方案和设计步骤。8.写出设计性报告。-5-第二章滤波器的传输函数与性能参数2.1RC有源滤波器幅频特性由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此范围以外得信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通、高通、带通与带阻等四种滤波器，它们的幅频特性如图2-1所示。具有理想图2-1滤波器的幅频特性(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)巴特沃斯幅频特性（b）巴特沃斯相频特性（c）切比雪夫幅频特性(d)切比雪夫相频特性-6-的幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的滤波器的幅频特性去逼近理想的。常用的逼近方法是巴特沃斯最大平坦响应切比雪夫等波动响应。在不允许带内有纹波的应用中，采用巴特沃斯响应的滤波器较好。如果给定阶数n和带内允许的偏差，采用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性比巴特沃斯的要差，如图2-2所示。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数n越高，幅频特性衰减的速率越快，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。因为任何高阶的滤波器均可以用较低阶的滤波器级联实现。2.2二阶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）电路和无限增益多路反馈（MFB）电路，图2-3所示电路为压控电压源电路。其中运算放大器为同相输入接法，因此滤波器的输入阻抗很低，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。其优点是电路性能稳定，增益容易调节。图2-4所示电路为无限增益多路反馈电路，其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限大，反相输入端可视为虚地，输出通过C2、R3形成两条反馈支路，故称这种电路为无限增益多路反馈电路。其优点是电路有倒相作用，使用元件较少，但增益调节不太方便，对其它性能参数会有影响，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无限增益多路反馈（MFB）电路-7-第三章滤波器的设计方法3.1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2-1低通滤波器传输函数的通用表达式相比较，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，通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，以及滤波器的品质因数Q。对于二阶低通（或高通）滤波器，通常取Q=0.707，如图（3-1）所示。在设计中，如果仅由C、Av及Q这三个数求出电路中的所有R、C元件的值，是相当困难的。通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，求其他元件值。设定的元件参数越少，方程求解越难，但电路调整较方便，现在已经用计算机完成了方程组的求解，并