语音滤波器的设计方案

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1、初始条件：电子技术基础知识、电子技术实验室，运算放大器，电阻，电容万能板要求完成的主要任务:1、技术指标：截止频率，fL=300Hz,fH=3000Hz,Av=10,阻带衰减速率为-40dB/十倍频。2、工作内容（1）设计一个能满足要求的二阶有源滤波电路；（2）要求用Multisim绘出原理图；（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）在万能板或面包板上安装好电路并调试；（5）测量滤波器的性能参数：截止频率、带内增益Av和阻带衰减速率；（6）用Multisim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。时间安排：第14周理

2、论讲解，时间：礼拜一5，6节 地点：鉴四607第14-20 周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主13 楼通信工程综合实验室、鉴主15楼通信工程实验室（1）序号阶段内容所需时间1选题，原理方案设计2天2电路原理图、印刷版图设计、电路的仿真、实物制作3天3撰写报告1天4答辩1天合计7天指导教师签名：2011 年 月 日系主任（或责任教师）签名：2011 年 月 日目录摘要1Abstract 11.概述11.1.滤波器的功能和类型 11.2.模拟滤波器的传递函数与频率特性 21.3.滤波器的主要特性指标 32.方案设计与论证 52.1.第一步确定设计思路 52.2.第二步确定设计方案 52.3.论

3、证： 83.元器件参数选取93.1.元器件参数选取: 94.电路图设计及仿真 104.1.低通电路设计及仿真 104.2.高通电路设计及仿真 114.3.总体电路设计 125.实物制作 145.1.准备元件 145.2.焊接 145.3.调试结果 146.心得体会 15元件清单16参考文献17摘要语音滤波器是属于有源滤波器，有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放 大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R、C等无源元件而构成的。功能是让一定 频率范围内的信号通过 ,抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号. 因受运算放大器 带宽限制,这类滤波器仅适用于低频范围.关键词：有源滤波器 运算放大器高通滤

4、波AbstractVoice filters are active filters, active filter is actually a frequency response with a specific amplifier. It is based on the op amp to add some R, C, etc. consisting of passive components.Its function is to allow some Information cross,the information what do not fit can not cross.Keyword

5、s: Active Filters Operational Amplifier High-pass filter1. 概述1.1. 滤波器的功能和类型由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 ,抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号. 因受运算放大器带宽限制,这 类滤波器仅适用于低频范围.按照滤波电路的工作频带为其命名，分为低通滤波器高通滤波器带通滤波器和带阻 滤波器和全通滤波器.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。功能： 滤波器是具有频率选择作用的

6、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1.2. 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。理想滤波器通式：b Sm + b Sm-1 hf b + bK ( S ) = 0+mm(m!1IMi onSTK24 97TJH10iliiV-M4I4D1片gQ IM7fl.WCCiw虻

7、cHJC表 2.2.1 二阶低通滤波器设计表（上图）丹i4j10ASJ4皿It.IxUIduu)hJ倔咖QKOi all1 UTJ*rt抑VW7QKKQ39ifi崗IMiww23MF-丁 m1 dOKIanaC4CQK昨0I1?!：MiniUJ!i40h亚勺占咗反比士九rH电把獰監卫卞至甘罠讯爭wazhwe411 Lbkju163dC0in表2.2.2 二阶高通滤波器设计表（上图）根据要求及设计表我选择的设计方案如下：低通部分选择压控电压源电路，增益2高通部分选择压控电压源电路，增益为 5；然后将两者级联。2.3. 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

8、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。 元器件选取及计算3. 元器件参数选取3.1.元器件参数选取:要选择一种集成运放，首先要考虑到它的通频带是否满足本设计的要求。作为通用运放，LM324能满足要求.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。部分参数如下：对于低通部分：取Av=2，参数值为R1=1.25K,R2=2.5K,R3二R4=7.5K,K=1.111。由设计表上给出的计算公式得出Cl=C2=0.03uF(k=100/fc*c)。对于高通部分

9、：取Av=5，参数值为R5=1K,R6=12.5K，K=1。由设计表上给出的计算公式得出 C3=C4=0.3uF，C5=0.06uF (k=100/fc*c)。4. 电路图设计及仿真4.1.低通电路设计及仿真仿真结果为：图 4.1.2 低通中频带图 4.1.3 低通三分贝点4.2.高通电路设计及仿真仿真结果如下：图 4.2.2 高通中频带图 4.2.3 高通三分贝点4.3.总体电路设计总体电路图为：仿真结果为：图 4.3.2 中频带* I 255,95THz17.D4fdE图 4.3.3 三分贝点5. 实物制作电路设计完成后，开始准备制作实物。5.1.准备元件由于使用元件参数少见，需要串并联得

10、到。Rl=1.25k,用lk+240。R2=2.5K=2.4K+100, R3二R4=7.5K=2.4K+5.1K, R5=1K,R6=12.5K=12K+51O, Cl二C2=0.03uF,使用三个 O.OluF 并联,C3=C4=0.3uF,使用三个0.1uF并联,C5=0.06uF,使用两个0.1uF串联后与0.01uF 并联。5.2.焊接 画好万用板上布线图后，在实验室焊接元件。我采用焊好一级测试一级的方式，减少 实验调试难度。5.3. 调试结果输入电压峰峰值为1V，频率为1kHZ，运放的偏置电压使用+（-）7V,输出端中频放大 电压为9.04V。三分贝点出电压为6.3V，频率为415

11、HZ,2.4kHZ。基本达到实验要求。6. 心得体会通过此次模电课程设计对语音滤波器的设计，加强了我对模拟电子技术这门课程的理 解，对其应用有了一定的认识，提高了我们综合运用知识的能力，以及分析问题、解决问 题的能力。此次模拟电子技术课程设计，让我懂得了实践的重要性。 在选择元件参数时，由于平时对参数了解不多，我选择的一些电阻电容市场上买不到，导 致要串并联电容电阻才可达到要求。同时也使原本很简单的电路变得复杂，误差更大。我深深的体会到：即使课本知识掌握的很好，如果不会综合运用，也是一些支离破碎 的无用的知识，而如果能够运用而实际动手能力很差，理论与实践结合不起来，学得再好 也没用。这次课程设

12、计恰好是将课本知识与的巩固与综合运用结合起来，再加上实际动手 能力的培养三者结合起来的。一方面，它加深与巩固了所学的各章节的理论，并将其综合 运用，提高了我们综合运用知识的能力；另一方面，培养了我们对专业知识学习的趣。课程设计中出现了很多问题。比如说设计原理图时，必须懂得语音滤波器的工作原理。 电路设计过程及参数确定比较烦琐，为了得到更好的输出效果，我修改了了很多次。在焊 接过程中一级一级地调试电路，在高通电路中由于焊接错误出现自激振荡，经过检查发现 错误后修改得到满意结果。我想这次课程设计对我以后的专业课程的学习将有很大帮助。元件清单运算放大器LM7411个电容0.01uF7个0.1uF8个

13、电阻12K1个5.1K1个2.4K3个1K3个5101个2401个1001个参考文献1、电子线路设计实验测试第三版，谢自美 主编，华中科技大学出版社2、新型集成电路的应用一一电子技术基础课程设计，梁宗善主编，华中科技大学出 版社3、电子技术基础课程设计，孙梅生等编著，高等教育出版社4、模拟电子技术基础 第四版，童诗白等编著，高等教育出版社5、模拟电子技术基础 吴友宇等编著，清华大学出版社6、Multisim 及其在电子设计中的应用 黄天录等编著，西安电子科技大学出版社附件：本科生课程设计成绩评定表姓名性别专业、班级课程设计题目：课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：2012 年 1 月 日