語音濾波器的課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　2013年1月10日</p><p><b>　　語音濾波器設(shè)計(jì)</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p>　　1、分別用壓控電壓源和無限增益多路反饋二種方法設(shè)計(jì)電路</p><p>　　2、抑制50Hz工頻干擾信號</p><p>　　3、品質(zhì)因素Q

2、=1，增益Av>1</p><p>　　4、用橋式整流電容濾波集成塊電路設(shè)計(jì)電路所需的正負(fù)12V</p><p><b>　　二、方案設(shè)計(jì)與論證</b></p><p>　　語音濾波器設(shè)計(jì)即為帶阻濾波電路設(shè)計(jì)。將輸入電壓同時(shí)作用于低通濾波器和高通濾波器，再將兩個(gè)電路的輸出電壓求和，就可以得到帶阻濾波器。其中低通濾波器的截止頻率fp1應(yīng)小于

3、高通濾波器的截止頻率fp2，所以，電阻的阻帶為（fp2-fp1）。由于該實(shí)驗(yàn)要求是只抑制一個(gè)點(diǎn)（即為50Hz的地方），所以該電阻的阻帶應(yīng)無限趨于零。根據(jù)設(shè)計(jì)要求Q=1，就可以算出增益會大于1，為1.5或者2.5,。最后根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路圖和推出的公式算出各個(gè)參數(shù)的值，在稍加調(diào)試就可以得出結(jié)果。</p><p><b>　　方案一、</b></p><p>　　1、電源部

4、分電路可以把220V的交流電變成12V的直流電源如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 直流電源電路圖</p><p>　　2、壓控型帶阻濾波電路如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 壓控型帶阻濾波電路</p><p>　　該電路可以抑制50Hz工頻干擾信號。</p><p><b>

5、;　　方案二、</b></p><p><b>　　1、直流電源部分</b></p><p>　　電路可以把220V的交流電轉(zhuǎn)變成12V的直流電源如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 直流電源電路</p><p>　　2、無限增益多路反饋帶阻濾波電路如圖2-4所示：</p><

6、p>　　圖2-4 無限增益多路反饋帶阻濾波電路</p><p>　　電路可以滿足課程設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　方案論證：我選兩個(gè)方案，上述的兩個(gè)方案都能夠滿足實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　方案1、從它的電路圖和參數(shù)計(jì)算表達(dá)式中可以看出，它更容易焊接，同時(shí)參數(shù)設(shè)計(jì)也比較簡單，比較好設(shè)計(jì)；在調(diào)試過程中顯示的數(shù)據(jù)也很穩(wěn)定；最后從該電路圖中可以看到

7、，組成電路的元器件很實(shí)惠，不會浪費(fèi)成本。</p><p>　　方案2、首先從電路圖中可以看到：它比方案一得電路圖稍微更復(fù)雜一點(diǎn)，在焊接電路板時(shí)更繁瑣一些；其次方案二需要兩塊va741芯片，造成芯片會被燒掉的可能性會更大些，同時(shí)在測試時(shí)電路板連線更多，較容易連錯(cuò)線。</p><p>　　兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以我把兩種方案都用上。</p><p>　　三、單元電路設(shè)計(jì)

8、與參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　1、直流電源的參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　交流電先通過單相橋式整流電路可以得到半波的電壓波形，再通過濾波電路可以得到比較好的電壓波形，最后通過穩(wěn)壓電路就可以得到比較好的直流電。</p><p>　　① ② ③ ④</p><p>　　提供的是220

9、V的交流電源要變?yōu)?2V直流電 , 變壓器用 220V~15V規(guī)格</p><p>　　的。UA741所需的電源為12V , 選的整流芯片為：LM7812、LM791整流用的二極管可用1N4007 , 電解電容用3300uf , C2和C3可用0.1ufC4、C5用0.47uf、C7、C8可用220uf , 發(fā)光二極管上的R用 1KΩ。電路圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1直

10、流電源電路圖</p><p>　　2、帶阻濾波電路部分參數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　其通帶放大倍數(shù)；</b></p><p><b>　　Avp= </b></p><p><b>　　傳遞函數(shù)：</b></p><p><b>　　A

11、v(s)= </b></p><p>　　令f=，則電壓放大倍數(shù)</p><p><b>　　Av=</b></p><p>　　Q= 因?yàn)镼=1 所以Avp=1.5或2.5 f=50Hz</p><p>　　方案① 取Avp=1.5 C=0.47vF Rf=5K R1=1

12、0K R=6.77k</p><p>　　方案② 取Avp=1.5 C=0.47vF R1=10K R2=2.8K R3=20K R4= R5=10K R6=15K</p><p>　　四、總原理圖及元器件清單</p><p>　　總原理圖如圖4-1和4-2所示：</p><p>　

13、　圖4-1壓控型帶阻濾波電路</p><p>　　圖4-2無限增益多路反饋帶阻濾波電路</p><p><b>　　2、元件清單</b></p><p>　　(1)、直流電源元件清單如圖表1所示：</p><p>　　表1直流電源元件清單</p><p>　　（2）、壓控型帶阻濾波電路元件清單如圖

14、表2所示：</p><p>　　表二壓控型帶阻濾波電路元件清單</p><p>　?。?）、無限增益多路反饋帶阻濾波電路元件清單如表3所示：</p><p>　　表三無限增益多路反饋帶阻濾波電路元件清單</p><p><b>　　五、安裝與調(diào)試</b></p><p><b>　　1、

15、電路安裝 </b></p><p>　　首先在電路板上做好布局，然后進(jìn)行焊接。</p><p><b>　　2、電路調(diào)試</b></p><p>　　焊接好電路板后，初次調(diào)試直流穩(wěn)壓電源，用萬用表測得各個(gè)數(shù)據(jù)，都符合要求和在可允許的誤差范圍內(nèi)。調(diào)試功能部分，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的幅值，保持不變，調(diào)節(jié)信號函數(shù)發(fā)生器的頻率使之在阻帶內(nèi)，觀測輸

16、入，輸出波形和輸出電壓增益，并記錄通帶時(shí)的增益，計(jì)算阻帶增益，與設(shè)計(jì)值比對，若相距過大，可通過調(diào)節(jié)電位器，使之達(dá)到設(shè)要求。</p><p><b>　　六、性能測試與分析</b></p><p><b>　　1、直流電源部分</b></p><p>　　a、輸出電壓Uo1=12.06v,Uo2=-12.08v</p&

17、gt;<p>　　b、穩(wěn)壓電勢差⊿U1=22.1—12.06=10.04V ⊿U2=22.1—12.08=10.02V</p><p>　　2、帶阻濾波電路部分</p><p>　　A、測試數(shù)據(jù)與誤差計(jì)算</p><p>　　a、壓控電壓源帶阻濾波電路測試部分</p><p>　　=20mv =29.50mv

18、 Avp= = 29.50/20=1.475</p><p>　　由理論知識我們知道：f=50Hz 時(shí)，Uo=0</p><p>　　所以f=50-47=3Hz = 3/50%=6.0%</p><p>　　b、無限增益多路反饋帶阻濾波電路</p><p>　　=20.0mv =29.60

19、 Avp==29.60/20.0=1.48</p><p>　　由理論知識我們知道：f=50Hz 時(shí)，Uo=0</p><p>　　所以f=50-48=2Hz =2/50%=4.0%</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出的壓控電壓源帶阻濾波電路的幅頻特性為：</p><p>　　無限增益多路反饋帶阻濾波電路的幅頻特性為

20、</p><p>　　B、帶阻濾波電路仿真部分</p><p><b>　　壓控型帶阻濾波電路</b></p><p><b>　　圖二</b></p><p>　　ii、無限增益多路負(fù)反饋帶阻濾波電路</p><p><b>　　圖三 </b><

21、/p><p><b>　　誤差分析：</b></p><p><b>　　直流電源部分</b></p><p>　　元器件不是非常標(biāo)準(zhǔn)的定值</p><p>　　焊接的電路板有些焊點(diǎn)的接觸性不是很好，同時(shí)連接的導(dǎo)線有電阻</p><p>　　試驗(yàn)時(shí)間過長溫度發(fā)生變化，使得一些元件

22、的電阻發(fā)生變化</p><p>　　所用的7812和7912穩(wěn)壓效果不是很好。</p><p><b>　　電阻濾波電路部分</b></p><p>　　連接電路時(shí)正負(fù)12V，不是標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>　　集成運(yùn)放在實(shí)際使用中并不能完全等同于理想運(yùn)放，這使得理論值與測量值之間必定存在誤差</p><

23、p><b>　　信號源帶負(fù)載能力差</b></p><p>　　參數(shù)設(shè)計(jì)的不是很標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　焊接的電路板的連通性可能不是非常好</p><p><b>　　七、結(jié)論與心得</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)論：</b></p><

24、p><b>　　直流電源：</b></p><p>　　我們知道它是由交流電先通過單相橋式整流電路可以得到半波的電壓波形，再通過濾波電路可以得到比較好的電壓波形，最后通過穩(wěn)壓電路就可以得到比較好的直流電</p><p>　　橋式整流電路由四只二極管組成，保證了在變壓器副邊電壓的整個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載上的電壓和電流方向始終不變</p><p>　

25、　電容濾波電路是利用電容的充放電作用，使輸出的電壓趨于平滑</p><p>　　在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，只要能使穩(wěn)壓管始終工作在穩(wěn)壓區(qū)，即保證穩(wěn)壓管的電流Iz ，輸出電壓就基本穩(wěn)定</p><p><b>　　語音濾波器部分</b></p><p>　　它是將輸入電壓同時(shí)作用于低通濾波器和高通濾波器，在將兩個(gè)電路的輸出電壓求和。電路的阻帶在大于

26、低通截止頻率與小于高通截止頻率之間</p><p>　　品質(zhì)因素Q的大小會影響到一系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的變化，會使帶阻濾波器的幅頻特性圖的陡峭性即斜率發(fā)生變化，具體為：Q較小時(shí)，其幅頻特性圖更加的平滑；Q越來越大時(shí)，它就越來越陡。當(dāng)我們只要抑制一個(gè)點(diǎn)的頻率時(shí)，從理論上來說，Q大一點(diǎn)會比較好</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)心得：</b></p><p>

27、;　　經(jīng)過這次模擬電路課程設(shè)計(jì)，對于語音濾波器的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我對模擬電子技術(shù)這門課程設(shè)計(jì)的理解，對其應(yīng)用有了一定的認(rèn)識，加強(qiáng)了對理論知識的理解，提高了我們綜合運(yùn)用知識的能力和動手實(shí)踐的能力。</p><p>　　這次模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，讓我懂得了實(shí)踐的重要性。即使課本知識掌握得很好，如果不會綜合的運(yùn)用起來，也是一些支離破碎的無用的知識，同樣，如果能夠運(yùn)用而實(shí)際動手能力很差，理論與實(shí)踐不能結(jié)合起來，學(xué)得再好也沒有

28、用。這次課程設(shè)計(jì)恰好是將課本知識的鞏固與綜合運(yùn)用結(jié)合起來，再加上實(shí)際動手能力的培養(yǎng)三者加起來的。一方面，它使我加深與鞏固了對所學(xué)的各章節(jié)的理論知識的理解程度，并將其綜合運(yùn)用，提高了我們綜合運(yùn)用知識的能力；另一方面，它也提高了我對專業(yè)知識學(xué)習(xí)的興趣。</p><p>　　在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中出現(xiàn)一些問題。比如說設(shè)計(jì)原理圖時(shí)，我們必須懂得語音濾波器的工作原理。電路的設(shè)計(jì)過程及參數(shù)確定不大懂得如何把握才能使實(shí)驗(yàn)更加

29、的精確。還有就是在作品調(diào)試時(shí)，因?yàn)槲宜O(shè)計(jì)得電路相對于一些復(fù)雜的電路來說，應(yīng)該算是比較簡單的，所以應(yīng)該比較容易把結(jié)果調(diào)試出來，可是在調(diào)試時(shí)總是出現(xiàn)錯(cuò)誤，我總是查找原因，檢查電路，都沒有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，于是與我的組員們一起討論，還是沒有檢查出錯(cuò)誤。那時(shí)心里有點(diǎn)慌了，但我卻沒有放棄，心想一定要弄出來，大不了再焊一次電路，最后我焦急的心情平復(fù)了下來。我就重新檢查每一個(gè)焊點(diǎn)，我發(fā)現(xiàn)有一處極為隱蔽的虛焊點(diǎn)，最后再進(jìn)行一次調(diào)試，結(jié)果成功了。結(jié)果出來后我非

30、常的開心和有一種無法用語言描述的成就感。</p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西。讓我知道：做實(shí)驗(yàn)時(shí)，要有耐心，遇到問題時(shí)要想辦法去解決和越挫越勇的決心。這次課程設(shè)計(jì)也提高了我的焊接技術(shù)，和學(xué)會了電路板如何布局，而且，這次的實(shí)驗(yàn)強(qiáng)烈的激起了我對我們所學(xué)專業(yè)的興趣，我想這次的課程設(shè)計(jì)對我以后的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)將有很大的幫助。</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)&l

31、t;/b></p><p>　　1. 謝自美．電子線路設(shè)計(jì)（第三版）．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　2. 康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第四版）．武漢：高等教育出版社，2005.7</p><p>　　3. 童詩白主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）．北京：高教出版社， 2001</p><p>　　4. 謝自

32、美《電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試》華中理工大學(xué)出版社</p><p>　　5. 畢滿清《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　6. 童詩白、華成英《模擬電路電子技術(shù)基礎(chǔ)》第三版 高等教育出版社</p><p>　　7.《電工電子實(shí)踐指導(dǎo)》（第二版），王港元主編，江西科學(xué)技術(shù)出版社</p><p>　　8. 《電子線路設(shè)計(jì)應(yīng)用