-1-模電課程設計說明書課題：語音濾波器專業：電氣自動化班級：電氣姓名：學號：指導老師：組員：-2-前言在無線電通信、非電量及微弱信號檢測、電視接收機、自動控制等電路中，所能接收到的信號通常都是很微弱的，且其中還濕雜有無用或有害的信號，這對電路的正常工作將會造成影響。為了消除這種影響，就需要用濾波器，便有用信號頻率能比較順利地通過，而將無用及有害的信號濾掉，或讓它們受到較大的衰減。用電感器和電容器所組成的濾波器屬無源濾波器，具有成本低、電路簡單的特點。按工作頻率的范圍，可分為低通濾波器、高通濾波器及帶通濾波器。低通濾波器只有低頻信號能通過而高頻信號不能通過；高通濾波器只有高頻信號能通過而低頻信號不能通過；帶通濾波器只有某一個通頻帶范圍內的信號能通過，而在此之外的其他頻率的信號不能通過。濾波電路的分類：（按工作頻率的不同）低通濾波器：允許低頻率的信號通過，將高頻信號衰減。高通濾波器：允許高頻信號通過，將低頻信號衰減。帶通濾波器：允許一定頻帶范圍內的信號通過，將此頻帶外的信號減。-3-目錄前言第一章語音濾波器設計書4第二章濾波器的傳輸函數與性能數52.1RC有源濾波器幅頻特性.52.2二階RC濾波器的傳輸函數.6第三章濾波器的快速設計方法.73.1濾波器性能參數的表達式.7第四章.設計原理與步驟.8第五章.測試.12附錄（一）1.EWB仿真.152.Protel印制圖.16心得體會.18使用器材參考文獻-4-第一章語音濾波器設計一.設計目的1.學習有源濾波器電路的設計方法。2.掌握二階RC有源濾波器性能參數的測試技術。二技術指標截止頻率Fh=2000HZ,Fl=200HZ,Av=4.阻帶衰減速率為-40Db/10倍頻。三設計要求1.設計一個滿足要求的二階有源濾波電路。2.要求繪畫出原理圖，并用Protel畫出印制板圖。3.根據設計要求和技術指標設計好電路，選好元件及參數。4.再萬能版或面包板或PCB板上安裝好電路并測試。5測量低濾波器性能參數，截止頻率，帶內增益Av和阻帶衰減速率。6.用EWB對電路仿真，并打印出幅頻特性和相頻特性曲線。7.擬定測試方案和設計步驟。8.寫出設計性報告。-5-第二章濾波器的傳輸函數與性能參數2.1RC有源濾波器幅頻特性由RC元件與運算放大器組成的濾波器稱為RC有源濾波器，其功能是讓一定頻率范圍內的信號通過，抑制或急劇衰減此范圍以外得信號。可用在信息處理、數據傳輸、抑制干擾等方面，但因受運算放大器頻帶限制，這類濾波器主要用于低頻范圍。根據對頻率范圍的選擇不同，可分為低通、高通、帶通與帶阻等四種濾波器，它們的幅頻特性如圖2-1所示。具有理想圖2-1濾波器的幅頻特性(a)低通（b）高通（c）帶通（d）帶阻圖2-2巴特沃斯相應與切比雪夫相應比較(a)巴特沃斯幅頻特性（b）巴特沃斯相頻特性（c）切比雪夫幅頻特性(d)切比雪夫相頻特性-6-的幅頻特性的濾波器是很難實現的，只能用實際的濾波器的幅頻特性去逼近理想的。常用的逼近方法是巴特沃斯最大平坦響應切比雪夫等波動響應。在不允許帶內有紋波的應用中，采用巴特沃斯響應的濾波器較好。如果給定階數n和帶內允許的偏差，采用切比雪夫響應的濾波器較好，因其阻帶衰減速率比巴特沃斯響應的要大的多，但切比雪夫濾波器的相頻特性比巴特沃斯的要差，如圖2-2所示。一般來說，濾波器的幅頻特性越好，其相頻特性越差，反之亦然。濾波器的階數n越高，幅頻特性衰減的速率越快，但RC網絡的節數越多，元件參數計算越繁瑣，電路調試越困難。因為任何高階的濾波器均可以用較低階的濾波器級聯實現。2.2二階RC濾波器的傳輸函數表2-1二階RC濾波器的傳輸函數實現表2-1所示傳輸函數的常數電路有電壓控制電壓源（VCVS）電路和無限增益多路反饋（MFB）電路，圖2-3所示電路為壓控電壓源電路。其中運算放大器為同相輸入接法，因此濾波器的輸入阻抗很低，濾波器相當于一個電壓源。故稱這種電路為電壓控制電壓源電路。其優點是電路性能穩定，增益容易調節。圖2-4所示電路為無限增益多路反饋電路，其中運算放大器為反相輸入接法，由于放大器的開環增益為無限大，反相輸入端可視為虛地，輸出通過C2、R3形成兩條反饋支路，故稱這種電路為無限增益多路反饋電路。其優點是電路有倒相作用，使用元件較少，但增益調節不太方便，對其它性能參數會有影響，其應用范圍比VCVS電路要少。圖2-3壓控電壓源（VCVS）電路圖2-4無限增益多路反饋（MFB）電路-7-第三章濾波器的設計方法3.1濾波器性能參數的表達式圖2-3是二階壓控電壓源低通濾波器的電路，其傳輸函數的表達式為（3-1）與表2-1低通濾波器傳輸函數的通用表達式相比較，可得濾波器性能參數的表達式為（3-2）（3-3）（3-4）在設計濾波器時，通常給定的性能指標有截止頻率fc或截止角頻率c,帶內作用Av，以及濾波器的品質因數Q。對于二階低通（或高通）濾波器，通常取Q=0.707，如圖（3-1）所示。在設計中，如果僅由C、Av及Q這三個數求出電路中的所有R、C元件的值，是相當困難的。通常是先設定一個或幾個元件的值，再由式（3-2）(34)建立方程組，求其他元件值。設定的元件參數越少，方程求解越難，但電路調整較方便，現在已經用計算機完成了方程組的求解，并