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课题名称： 语音滤波器的设计 所在院系： 电子信息工程学院 班 级： 10级电子信息科学与技术1班 学 号： 姓 名： 韩力 指导老师： 韩建文 时 间： 2011-6-21 1 方案设计 1.1 设计目的 熟悉滤波电路幅频特性和相频特性??????????? 掌握滤波电路的设计方法。 掌握滤波电路的调试及其幅频特性和相频特性的测试方法。 可使用实验室电源。三：比较和选择的设计方案 第一步 确定设计思路 ? 考虑到实用性，带负载能力要比较强，要满足输入阻抗应足够高，输出阻抗应够小；要满足阻带衰减频率-40db/10倍频程，有两种考虑方案：一种是用一阶滤波器进行级联，另一种直接采用二阶滤波器，本实验中采用第二种。考虑到电路的稳定性及增益AV=10，应采用有源滤波器。集成有源滤波器有如下优点：1、在制作截止频率或中心频率较低的滤波器时，可以做到体积小、重量轻、成本低；2、由于采用集成电路，所以受环境条件（如机械振动、温度、湿度、化学因素等）的影响小；3、受电磁干扰的影响小；4、由于采用集成电路，可避免各滤波节之间的负载效应而使滤波器的设计和计算大简。综合以上原因我选择集成运放做语音滤波器。 ? 第二步 确定设计方案 ? 表1 二阶低通滤波器设计表 ? 表2 二阶高通滤波器设计表 ? 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；高通部分选择无限增益多路反馈电路，增益为5；然后将两者级联。 ? 四： 元器件选取及计算，电路图设计 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。uA741作为通用运放，能满足要求，部分参数如下： 对于低通部分： 参数值为R3=1.126K,R4=2.250K,R5=6.752K,R6=6.752K,由设计表上给出的计算公式得出C4=C5=0.0033uF，在本设计中K=1。 对于高通部分： 参数值为R1=1.023K,R2=12.379K, 由设计表上给出的计算公式得出C1=C2=0.15uF、C2=0.03uF，在本设计中K=2。 ? 电路图如下： 工作原理：利用高通和低通级联来组成一个带通。 五 对电路进行仿真、波形进分析及优化 仿真波形如下： 由仿真结果可以看出，上下限截止频率没有达到要求。 ? 为了节省时间及避免复杂的就算，下面我们就直接对此电路进行灵敏度分析 电路图如下 分析结果如下： ? 下面我们对电路进行优化设计，设置如下： 优化结果如下： ? 修改后电路如下： 仿真电路： 由结果可以看出，上下限截止频率非常理想。 ? 衰减量图形如下 高通衰减量 低通衰减量 由结果看出高通和低通都能达到-40db/10倍频，而且效果相当好。 ? 增益： 满足Av=10 六：实际电路元件值的选择 经过上述分析，目的已达到，但现实中的电路不是这个样的，这只是在理想情况下的。实际中电阻、电容的值并不能取到： ? 对应电阻和电容的标称值，进行修改，实际电路如下： 仿真结果如下： 效果仍然十分理想，能够满足要求。 增益 能满足Av=10 ? 七 对实际电路进行分析 1、对电路进行Monte-Calor分析 电路图如下 设置电阻 DEV=5% ，电容 DEV=5% ? 仿真波形如下： ? 改为斯分布 由以上两图形可以看出元件误差有对电路有影响，实际做电路要选择误差较小的元件。 2、在交流情况下对电路进行温度分析： 温度设置 0 10 20 30 50 仿真波形波形如下： 由图形可以看出在室温情况下电路性能十分稳定。 ? ? 3、对电路进行噪声分析：设置如下 ? 查看输入输出噪声波形（粗线的是V（INOISE）） ? 查看信噪比波形 由图可以看出，在通频带内信噪比约为155。 ? 八：电路的优缺点 优点：电路简单、性能稳定、实用性强、价格便宜。 缺点：受温度影响比较大。 ? 实际应用中应注意到温度影响这一点，可以设置外围电路保证其稳定性或者用受温度影响比较小的功放代替。