语音滤波器的课程设计

模拟电路课程设计报告设计课题：语音滤波器设计

专业班级：09电信本科班

学生姓名：赵娟

学号：090802069

教导老师：曾祥华

设计时间：2011年1月2日

语音滤波器设计

一、设计任务与要求

1.分别用压控电压源和无限增益多路反馈二种方法设计电路

2.抑制50Hz工频干扰信号

3.品质因素Q=1，增益Av>1

4.用桥式整流电容滤波集成块电路设计电路所需的正负12V

二、方案设计与论证

语音滤波器设计即为带阻滤波电路设计。将输入电压同时作用于低通滤波器和高通滤波器，再将两个电路的输出电压求和，就可以得到带阻滤波器。其中低通滤波器的截止频率fp1应小于高通滤波器的截止频率fp2，因此，电阻的阻带为（fp2-fp1）。由于该实验要求是指抑制一个点（即为50Hz的地方），所以该电阻的阻带应无限趋于零。根据设计要求Q=1，就可以算出增益会大于1，为1.5或者2.5,。最后根据所设计的电路图和推出的公式算出各个参数的值，在稍加调试就可以得出结果。

方案一、

1、直流电源部分

电路可以把220V的交流电变成12V的直流电源（图一）

1N4007

2、压控型带阻滤波电路部分

图二

该电路可以抑制50Hz工频干扰信号

方案二、

A、直流电源部分

电路可以把220V的交流电转变成12V的直流电源（图一）

1N4007

B 、无限增益多路反馈带阻滤波电路

图三 电路可以满足课程设计要求

方案论证：我选的是第一个方案，上述的两个方案都能够满足实验课程设计

的要求。

方案一从它的电路图和参数计算表达式中可以看出，它更容易焊接，同时参数设计也比较简单，比较好设计；在调试过程中显示的数据也很稳定；最后从该电路图中可以看到，组成电路的元器件很实惠，不会浪费成本。

方案二首先从电路图中可以看到：它比方案一得电路图稍微更复杂一点，在焊接电路板时更繁琐一些；其次方案二需要两块va741芯片，造成芯片会被烧掉的可能性会更大些，同时在测试时电路板连线更多，较容易连错线。

三、 单元电路设计与参数设计

1、直流电源的参数设计

交流电先通过单相桥式整流电路可以得到半波的电压波形，再通过滤波电路可以得到比较好的电压波形，最后通过稳压电路就可以得到比较好的直流电。

?

?

?

① ② ③ ④

提供的是220V的交流电源要变为12V直流电, 变压器用220V~15V规格的。UA741所需的电源为12V , 选的整流芯片为：LM7812、LM7912

整流用的二极管可用1N4007 , 电解电容用3300uf , C2和C3可用0.1uf

C4、C5用0.47uf、C7、C8可用220uf , 发光二极管上的R用1KΩ

其中①②③④分别为：

①②

③④

2、带阻滤波电路部分参数计算 其通带放大倍数； Avp= 11

Rf R + 传递函数：

Av(s)= 2

2

1()()12[2()]()sRC Av s Avp s sRC sRC +?+-+ 令f=

1

2RC

π，则电压放大倍数 Av=222

2

1(

)0

01()2(2)00f f Avp f ff j Avp f f f -?

-+--

Q=

1

22Aup

- 因为Q=1 所以Avp=1.5或2.5 f=50Hz

取Avp=1.5 C=0.47vF Rf=5K R1=10K R=6.77k

四、 总原理图及元器件清单 1、 总原理图

图一

图二

1N4007

2、元件清单

a)直流电源

b) 压控型

c) 无限增益

五、安装与调试

首先在电路板上做好布局，然后进行焊接。焊接好电路板后，初次调试直流稳压电源，用万用表测得各个数据，都符合要求和在可允许的误差范围内。同样的方式，在电路板上将带阻滤波电路所需的各个元器件布局好，焊接电路板。然后进行调试，开始由于在va741的4号端引出的夹子为虚焊，造成多次调试都未出结果，最后，经过仔细地检查，发现了问题，再一次调试，所得的结果在可允许的误差范围内，调试完成。

六、性能测试与分析

1、直流电源部分

2、带阻滤波电路部分 a 、实际电路测试部分

i U =18.20mv o U =27.22mv Avp=

O i

U U = 27.22

18.20=1.496

由理论知识我们知道：f=50Hz 时，Uo=0

所以?f=50-47.038=2.962Hz η= 2.962

50

100

?%=5.9%

?U=0.32mv

根据以上数据得出的带阻滤波器的幅频特性为：

b、带阻滤波电路仿真部分

i.压控型带阻滤波电路

图二

ii、无限增益多路负反馈带阻滤波电路

图三

误差分析：

(一) 直流电源部分

1. 读取数据时人的视觉误差和感官误差

2. 元器件不是非常标准的定值

3. 焊接的电路板有些焊点的接触性不是很好，同时连接的导线有电阻

4. 试验时间过长温度发生变化，使得一些元件的电阻发生变化 (二) 电阻滤波电路部分

1. 连接电路时正负12V ，不是标准值

2. 集成运放在实际使用中并不能完全等同于理想运放，这使得理论值与测量

值之间必定存在误差 3. 信号源带负载能力差 4. 参数设计的不是很标准

5. 焊接的电路板的连通性可能不是非常好

七、结论与心得

实验结论： ? 直流电源：

我们知道它是由交流电先通过单相桥式整流电路可以得到半波的电压波形，再通过滤波电路可以得到比较好的电压波形，最后通过稳压电路就可以得到比较好的直流电

a) 桥式整流电路由四只二极管组成，保证了在变压器副边电压的整个周期

内，负载上的电压和电流方向始终不变

b) 电容滤波电路是利用电容的充放电作用，使输出的电压趋于平滑 c) 在稳压管稳压电路中，只要能使稳压管始终工作在稳压区，即保证稳压

管的电流Iz ≤ D z I z M I ≤，输出电压就基本稳定

? 语音滤波器部分

a) 它是将输入电压同时作用于低通滤波器和高通滤波器，在将两个电路的

输出电压求和。电路的阻带在大于低通截止频率与小于高通截止频率之间

b)品质因素Q的大小会影响到一系列实验数据的变化，会使带阻滤波器

的幅频特性图的陡峭性即斜率发生变化，具体为：Q较小时，其幅频特性图更加的平滑；Q越来越大时，它就越来越陡。当我们只要抑制一个点的频率时，从理论上来说，Q大一点会比较好

实验心得：

通过此次模拟电路课程设计，对于语音滤波器的设计，加强了我对模拟电子技术这门课程设计的理解，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。

这次模拟电子技术课程设计，让我懂得了实践的重要性。即使课本知识掌握得很好，如果不会综合的运用起来，也是一些支离破碎的无用的知识，同样，如果能够运用而实际动手能力很差，理论与实践不能结合起来，学得再好也没有用。这次课程设计恰好是将课本知识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加起来的。一方面，它使我加深与巩固了对所学的各章节的理论知识的理解程度，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，它也提高了我对专业知识学习的兴趣。

在整个课程设计的过程当中出现一些问题。比如说设计原理图时，我们必须懂得语音滤波器的工作原理。电路的设计过程及参数确定不大懂得如何把握才能使实验更加的精确。还有就是在作品调试时，因为我所设计得电路相对于一些复杂的电路来说，应该算是比较简单的，所以应该比较容易把结果调试出来，可是在调试时总是出现错误，我总是查找原因，检查电路，都没有发现错误，于是与我的组员们一起讨论，还是没有检查出错误。那时心里有点慌了，但我却没有放弃，心想一定要弄出来，大不了再焊一次电路，最后我烦躁的心情平复了下来。我就重新检查每一个焊点，，真是皇天不负有心人，我发现有一处极为隐蔽的虚焊点，最好再进行一次调试，结果成功了。结果出来后我真的非常的开心和有一种不可用语言描述的成就感。

这次的课程设计让我学到了很多东西。让我知道：做实验时，要有耐心，遇到问题时要有平常心和越挫越勇的决心。而且，这次的实验强烈的

激起了我对我们所学专业的兴趣，我想这次的课程设计对我以后的专业课程的学习将有很大的帮助。

八、参考文献

1．谢自美．电子线路设计（第三版）．武汉：华中科技大学出版社，2006

2. 康华光．电子技术基础（模拟部分）（第四版）．武汉：高等教育出版社，2005.7

3.童诗白主编．模拟电子技术基础（第三版）．北京：高教出版社，2001

4. 谢自美《电子线路设计、实验、测试》华中理工大学出版社

5. 毕满清《电子技术实验与课程设计》机械工业出版社

6. 童诗白、华成英《模拟电路电子技术基础》第三版高等教育出版社

7.《电工电子实践指导》（第二版），王港元主编，江西科学技术出版社

8《电子线路设计应用手册》，张友汉主编，福建科学技术出版社.

物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表专业：电子信息工程班级：09电信本学号：090802069姓名：赵娟

2011年1月15日