1、长 沙 学 院课程设计说明书题目语音信号滤波器的设计系(部)电信系专业(班级)电气工程及其自动化姓名 学号 指导教师 起止日期2012.12.10-2012.12.16- 15 -设计任务(一)设计目的模拟电子技术课程设计是一门独立设课、有独立学分的实践性课程,同“模拟电子技术”理论讲授课程有密不可分的关系,起着相辅相成的作用,也是在“模拟电子技术实验”课的基础上,进一步深化的实践环节。其主要目的是通过本课程,培养、启发学生的创造性思维,进一步理解电子系统的概念,掌握小型模拟电子系统的设计方法,掌握小型模拟系统的组装和调试技术,掌握查阅有关资料的技能,基本任务是设计一个小型模拟电子系统。(二)
2、设计要求和技术指标1、技术指标:截止频率,阻带衰减速率为2、设计要求(1) 设计一个能满足要求的二阶有源滤波电路;(2) 要求绘出原理图,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) 在万能板或面包板或PCB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。(三)设计提示1、电路可采用一级二阶低通与一级二阶高通滤波电路级联;(四)设计报告要求1、选定设计方案;2、拟出设计步骤,画出电路,分析并计
3、算主要元件参数值;3、列出测试数据表格。(五)设计总结1、总结有源滤波器的设计方法和运用到的主要知识点; 2、总结有源滤波器性能参数的测试方法。姓名学号专业班级设计题目指导教师指导教师意见:评定等级: 教师签名: 日期: 答辩小组意见:评定等级:答辩小组长签名:日期:教研室意见:教研室主任签名: 日期: 系(部)意见:系主任签名:日期:说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类;长沙学院课程设计鉴定表目录第1章 绪论- 1 - 1.1滤波器简介- 1 - 1.2 本人工作- 2 -第2章 滤波器的传输函数与性能参数- 2 - 21 滤波器的传输性能参数- 2 - 2.2滤波
4、器的设计方案选择- 2 - 2.3 原理电路参数计算- 2 - 2.3.1对低通部分- 2 - 2.3.2对高通部分- 2 - 2.4原理电路设计选择- 2 -第3章 NI MULTISIM仿真- 2 - 3.1 NI Multisim软件简介- 2 - 3.2 NIMultisim仿真参数测试- 2 - 33 测量数据及分析- 2 -第4章 结束语- 2 -第5章 参考文献- 2 -第1章 绪论1.1滤波器简介 凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中,使用最多,技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的
5、优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。 1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展,到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代,致力于各类新型滤波器的研究,努力提高性能并逐渐扩大应用范围。
6、90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然,对滤波器本身的研究仍在不断进行。 我国广泛使用滤波器是50年代后期的事,当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展,我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。 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
7、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。 滤波器有各种不同的分类,一般有如下几种。(1)按处理信号类型分类-按处理信号类型分类,可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类;离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。当然,每个分类又可继续分下去,总之
8、,它们的分类可以形成一个树形结构。实际上有些滤波器很难归于哪一类,例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器,又可属于混合滤波器,还可属于有源滤波器。因此,我们不必苛求这种“精确”分类,只是让人们了解滤波器的大体类型,有个总体概念就行了。(2)按选择物理量分类 ;按选择物理量分类,滤波器可分为频率选择、幅度选择、时间选择(例如PCM制中的话路信号)和信息选择(例如匹配滤波器)等四类滤波器。(3)按频率通带范围分类 ;按频率通带范围分类,滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通五个类别,而梳形滤波器属于带通和带阻滤波器,因为它有周期性的通带和阻带。 1.2 本人工作(1)了解滤波器的基本电路的性质
9、与基本性能;(2)选定语音滤波器的设计电路及基本元器件的系数及选定;(3)运用仿真软件对设计电路进行仿真测试,并对相关系数进行误差分析,找出误差原因,并进行改进;第2章 滤波器的传输函数与性能参数21 滤波器的传输性能参数 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。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的不同,可分为低通、高通、帯通与带阻等四种滤波器,它们的幅频特性如图2-1所示。.图2-1滤波器的幅频特性(a)低通,(b)高通,(c
10、)带通,(d)带阻。 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节数越多,元件参数计算越繁琐,电路调试越困难。常用的逼近方法是巴特沃斯最大平坦效应和切比雪夫等波动响应(如图2-2)。表2-1 列出了二阶RC有源滤波器的传输函数,它们的幅频特性如图2-1所示. 图2-2巴特沃斯响应与切比雪夫响应比较(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 表2-1二阶RC滤波器的传输特性类 型传输函数性能参数低 通Av通带内的电压增益Wc低、高通滤波器的中心角频Q品质因素, (当BW10(),输入端到地要有一直流通路。在
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