语音滤波器的设计--模电课设.

模拟电路课程设计报告设计课题语音滤波器的设计专业班级：电子科学与技术1201学生姓名：学号：120803039指导教师：设计时间：2013.12.30—2014.1.6目录第一章概述1.1滤波器的功能和类型1.2滤波器的主要特性指标第二章实验目的第三章方案设计与论证3.1总体分析3.2方案一3.3方案二3.4论证第四章单元电路设计与参数计算4.1元器件参数选取4.2电路图设计第五章总原理图及元器件清单5.1总原理图5.2元器件清单第六章参数公式第七章仿真测试与性能分析第八章结论第九章参考文献第一章概述1.1滤波器的功能和类型滤波器其实就是选频电路，可允许部分频率的信号顺利通过，而另一部分频率的信号受到较大抑制。

信号能通过的频率范围称通频带/通带；受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称阻带；通带和阻带间的分界频率称截止频率。

理论上，在通带内电压增益为常数，阻带内的电压增益为零；实际上，通带和阻带间存在一定频率范围的过渡带。

从功能上分，滤波器分为低通、带通、高通、带阻等。

功能：滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。

类型：按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器按功能分：低通、高通、带通、带阻按电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器按传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、高阶1.2滤波器的主要特性指标特征频率：①通带截频fp=wp/(2p)为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。

②阻带截频fr=wr/(2p)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。

③转折频率fc=wc/(2p)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。

④固有频率f0=w0/(2p)为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。

增益与衰耗滤波器在通带内的增益并非常数。

模电课程设计滤波器一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握滤波器的基本原理和设计方法，能够分析并设计不同类型的滤波器，提高学生在信号处理领域的实际应用能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解滤波器的基本概念、分类和应用；（2）掌握滤波器的传递函数和频率响应；（3）熟悉常见滤波器的设计方法和步骤。

2.技能目标：（1）能够运用数学方法分析滤波器的性能指标；（2）能够运用模拟电路设计简单滤波器；（3）能够运用数字信号处理技术设计数字滤波器。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对信号处理领域的兴趣和热情；（2）培养学生勇于探索、积极思考的科学精神；（3）培养学生团队协作、沟通交流的能力。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.滤波器的基本概念和分类：介绍滤波器的定义、作用和分类，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

2.滤波器的传递函数和频率响应：讲解滤波器的传递函数及其与频率响应的关系，分析不同类型滤波器的频率特性。

3.常见滤波器的设计方法：介绍各类滤波器的设计方法和步骤，如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器等。

4.滤波器的实际应用：分析滤波器在信号处理领域的应用实例，如音频处理、通信系统和图像处理等。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解滤波器的基本概念、传递函数和设计方法；2.讨论法：学生讨论滤波器的应用场景和实际效果；3.案例分析法：分析典型的滤波器设计实例，让学生了解滤波器在实际工程中的应用；4.实验法：安排课后实验，让学生动手设计并验证滤波器的性能。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课将准备以下教学资源：1.教材：选用《模拟电子技术》和《数字信号处理》等相关教材；2.参考书：提供国内外相关领域的经典著作和论文；3.多媒体资料：制作PPT和教学视频，直观展示滤波器的设计和应用；4.实验设备：准备滤波器实验套件，让学生进行实际操作。

语音滤波器设计谢钦 电子信息工程学院摘要： 语音滤波器是属于有源滤波器，有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

它是在运算放大器的基础上增加一些R 、C 等无源元件而构成的。

2方案设计2.1设计要求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截止频率f H=3000H Z ,f l=300H Z ；③阻带衰减速率为-40dB/10倍频程，增益A V =10； 注：可使用实验室电源。

2.2设计原理语音滤波器是属于有源滤波器，有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。

它是在运算放大器的基础上增加一些R 、C 等无源元件而构成的。

通常有源滤波器分为：低通滤波器（LPF ）、高通滤波器（HPF ）、带通滤波器（BPF ）、带阻滤波器（BEF ）。

滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰 2.3滤波设计若要求高通滤波器的阻带特性下降速率大于40dB ／10oct ，必须采用高阶高通滤波器，同高阶低通滤波器一样，也是最常采用巴特沃思型和切比雪夫型近似，同样也是先查表，得到分母多项式，分别 滤波器幅频特性 用一阶高通滤波器或二阶高通滤波器电路级联，来实现高阶高通滤波器电路。

在此不再赘述。

实验平台采用独立分离式结构设计，因此可以通过连接线构成多种适合不同传感器输出特性的滤波器。

滤波器的种类很多，从功能上可以分为低通、高通、带通、带阻滤波器，从设计方法上分为巴特沃斯型、切比雪夫型、贝塞尔型滤波器等。

理想滤波器通式：nn n n mm m m a S a S a S b b S b S b S K +++++++=----1111110)( （m ≤n ） 二阶滤波器通式：低通滤波器 222)(nnnVP S Q S A S K ωωω++=（2-2）高通滤波器 222)(nnVP S Q S S A S K ωω++=（2-3）带通滤波器 22)(nn n VP S Q S SQA S K ωωω++= （2-4）带阻滤波器 2222)()(nnVP S QS S A S K ωωω+++= （2-5）3单元电路设计3.1 压控电压源电路二阶压控型有源低通滤波器的电路图如图1经过代入公式计算得到：R1=2.4075Kohm R2=2.692Kohm C1=65.75nF C2=13.15nF C3=65.75nF3.2 无限增益多路反馈电路 二阶高通滤波器的电路图如图2 (1)通带增益A V =-C/C1;(2)二阶滤波器通式(2)传递函数2p p2)()3(1)(=)(sCR sCR A A sCR s A v v v +-+(1)通带增益1fp +1=R R A v图1二阶压控型有源低通滤波器的电路图2二阶高通滤波器电路222)(nnVP S QS S A S K ωω++=;经过代入公式计算可得：R3=1.495Kohm R4=2.692Kohm R5=2.692 Kohm R6=2.692Kohm C4=33nF C5=33Nf4总体电路设计4.1总体电路图4.2仿真测试得到的数据4.2仿真测试得到的幅频曲线=8.78；与要综上可知：仿真结果得到的截止频率fH=4000HZ,fl=500HZ，增益AV求的截止频率fH=3000HZ,fl=300HZ相差不大，处于误差允许范围内，所以此电路设计符合要求。

语音滤波器课程设计原理一、课程目标知识目标：1. 学生能理解语音滤波器的基本原理，掌握其工作流程。

2. 学生能描述不同类型的滤波器特性，并解释其在语音信号处理中的应用。

3. 学生能够解释频率响应、相位响应以及群延迟等概念，并分析它们在滤波器设计中的重要性。

技能目标：1. 学生能够运用所学的滤波器设计原理，使用计算机软件或编程工具设计简单的语音滤波器。

2. 学生能够通过实验或模拟，验证滤波器设计的效果，并对设计进行优化。

3. 学生能够通过小组合作，有效沟通和协作，共同完成滤波器的设计和测试。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子学及信号处理的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。

2. 培养学生面对问题时的分析能力和解决问题的耐心，增强他们面对困难的自信心。

3. 培养学生的团队协作意识，提高他们在团队中交流和贡献的能力。

课程性质：本课程属于电子技术与实践领域，结合理论教学与实验操作，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。

学生特点：考虑到学生为高中年级，已有一定的物理和数学基础，对电子元件和电路有初步了解，课程设计需把握知识深度，同时注重实践性。

教学要求：教学应结合理论讲解与实验演示，通过互动提问和小组讨论，促进学生的理解和应用。

评估应基于学生在设计、实验和小组合作中的具体表现。

二、教学内容1. 语音信号处理基础：回顾语音信号的特性，包括频率范围、幅度和噪声等基本概念。

2. 滤波器原理：介绍滤波器的定义、作用以及分类（如低通、高通、带通、带阻滤波器）。

- 理解不同类型滤波器的频率响应特性。

- 掌握滤波器的传递函数及其数学表达。

3. 滤波器设计方法：- 学习基于模拟滤波器的原型设计，如巴特沃斯、切比雪夫和贝塞尔滤波器。

- 了解数字滤波器的设计，包括脉冲响应不变法和双线性变换法。

4. 实践操作：- 使用软件工具（如MATLAB/Simulink）进行滤波器设计和仿真。

- 通过实验验证滤波器的性能，包括频率响应测试和实际语音信号的滤波处理。

湖南工学院 课程设计说明书课题名称：语音滤波器设计 学 院：电气与信息工程学院 专业名称：电子信息工程 学生班级：电子1203 班 设 计 人：李建喜 学 号：1230340322 指导老师：曹才开 时 间：2014.05湖南工学院课程设计任务书课程：模拟电子技术课程设计题目：语音滤波器的设计适用班级：电子1203班时间：2014.05指导教师：曹才开课题： 语音滤波器的设计一、设计目的1、学习有源滤波电路的设计方法；2、掌握二阶RC 有源滤波器性能参数的测试技术。

二、设计要求和技术指标1、技术指标：截止频率Hz f H 2000=，Hz f L 200=，4=V A ，阻带衰减速率为倍频10/40dB - 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V A 和阻带衰减速率； （6） 用NI Multisim 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；2、电路根据二阶滤波器（巴特沃斯响应）设计表设计，采用压控电压源电路；3、在测试过程中，若某项指标偏差较大，则应根据设计表调整修改相应元件的值。

4、设计用仪器设备 （1）数字电压表 （2）面包板或万能板 （3）智能电工实验台5、参考书：曹才开，张丹等《电路与电子技术试验》中南大学出版社康华光《模拟电子技术基础》高等教育出版社6、设计用主要器件741两块或747、电阻电容若干四、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。

DSP课程设计报告姓名学院电气与电子工程学院专业电子信息科学与技术学号班级电信科学091班指导老师2012 年6月18 日一、设计题目语音信号处理，进行三种类型的滤波器的设计。

二、设计要求(1) IIR低通滤波器性能指标fc=1000 Hz,（通带截止频率）fst=2000 Hz, （阻带截止频率）Rst=30 dB, Rp＝5 dB。

(2) IIR带阻,双线性变换法设计指标fst1=2000 Hz, fst2=3000 Hz, fc1=1000 Hz, fc2=4000 Hz, Rst=30 dB,Rp=5 dB。

(3)带通滤波器性能指标fc1=2000 Hz, fc2=3000 Hz, fst1=1000 Hz, fst2=4000 Hz, Rst=30 dB, %Rp＝5 dB FIR数字滤波器根据以上的技术指标设计出相应的滤波器，画出滤波器的频率响应曲线。

三、设计原理1. 语音信号的采集利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1 s内。

然后在Matlab软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。

通过wavread函数的使用，理解采样频率、采样位数等概念。

[y,fs]=wavread(‘d:\111.wav’,[1000 60000]);其中y为wav文件的音调数据，长度为60000-1000+1，fs为该文件的播放频率。

通过sound函数播放该文件的声音：Sound(y,fs);2. 语音信号的频谱分析首先画出语音信号的时域波形，然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性，其程序如下：Y=fft(y,59001);Subplot(231);plot(y);title(‘滤波前的信号波形’);Subplot(232);plot(abs(Y));title(‘滤波前的信号频谱’);3. 设计数字滤波器和画出其频率响应给出各滤波器的性能指标：(1)低通滤波器性能指标fc=1000 Hz,（通带截止频率）fst=2000 Hz, （阻带截止频率）Rst=30 dB, Rp＝5 dB。

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）设计要求和技术指标1、技术指标：截止频率Hz f H 2000=，Hz f L 200=，4=V A ，阻带衰减速率为倍频10/40dB - 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V A 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。

长沙学院课程设计鉴定表目录第1章绪论................................................... - 0 -1.1滤波器简介.............................................. - 0 -1.2 本人工作............................................... - 1 - 第2章滤波器的传输函数与性能参数 ................. 错误!未定义书签。

模电课程设计报告——滤波器设计第一篇：模电课程设计报告——滤波器设计滤波器的设计——模拟电子电路课程设计报告一：实验预习与查找资料：1：滤波器是一种具有频率选择功能的电路，允许在一定的范围内的信号通过，对不需要的频率范围内的信号进行有效的抑制。

滤波器在通信，信号处理，测控仪表等领域中有广泛的的应用。

滤波器分数字滤波器和模拟滤波器，而模拟滤波器又分有源滤波器和无源滤波器。

按滤波器的设计方案又分巴特沃思型，切尔雪夫型，椭圆函数型等等。

2：查找资料：《信号处理与滤波器的设计》，《电路与模拟电子学》，《模拟电子电路》等相关资料。

二：实验任务：滤波器是限制信号的频率范围，用于提取有用信号、滤除噪声干扰信号、提高信噪比。

滤波器类型有无源滤波器和有源滤波器，其中又分为低通、高通、带通、带阻、全通等。

滤波器的主要性能参数有：截止频率、下降速率、品质因素等。

1、要求完成原理设计并通过软件仿真部分（1）低通滤波器电路，截止频率分别为300Hz、1KHz，衰减速率≥40dB/十倍频。

（2）高通滤波器电路，截止频率分别为300Hz、1KHz，衰减速率≥40dB/十倍频。

（3）带通滤波器，频率范围300Hz~3400Hz，衰减速率≥40dB/十倍频。

（4）四阶椭圆形低通滤波器，带内起伏≤1dB，-3dB通带为50kHz，要求在200kHz处小于-50dB，-3dB通带误差不大于5%。

三：实验内容：为满足设计要求：阻带衰减大于或等于40每10倍率。

选择二阶即可满足要求。

1：二阶压控电压源低通滤波器：A：截止频率为300HZ；根据集成运放虚短虚断及电路结构，可导出传递函数的表达式为：A（S）=Uo（S）/Ui（S）= Ao*Wn*Wn/(s*s+Wn*s/Q+Wn*Wn) Ao=1+R4/R3;Wn*Wn=1/R1R2C1C2 在设计参数时Q值分高Q 值，中Q值，和低Q值。

在本实验设计中取Q值为0。

6 A0是电路的通带放大倍数，可在设计前选择，若实验结果不合理，再改变A0的值。

模拟电路课程设计报告设计课题语音滤波器的设计专业班级：电子科学与技术1201学生姓名：学号：120803039指导教师：设计时间：2013.12.30—2014.1.6目录第一章概述1.1滤波器的功能和类型1.2滤波器的主要特性指标第二章实验目的第三章方案设计与论证3.1总体分析3.2方案一3.3方案二3.4论证第四章单元电路设计与参数计算4.1元器件参数选取4.2电路图设计第五章总原理图及元器件清单5.1总原理图5.2元器件清单第六章参数公式第七章仿真测试与性能分析第八章结论第九章参考文献第一章概述1.1滤波器的功能和类型滤波器其实就是选频电路，可允许部分频率的信号顺利通过，而另一部分频率的信号受到较大抑制。

信号能通过的频率范围称通频带/通带；受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称阻带；通带和阻带间的分界频率称截止频率。

理论上，在通带内电压增益为常数，阻带内的电压增益为零；实际上，通带和阻带间存在一定频率范围的过渡带。

从功能上分，滤波器分为低通、带通、高通、带阻等。

功能：滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有滤除噪声和分离各种不同信号的功能。

类型：按处理信号形式分：模拟滤波器和数字滤波器按功能分：低通、高通、带通、带阻按电路组成分：LC无源、RC无源、由特殊元件构成的无源滤波器、RC有源滤波器按传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、高阶1.2滤波器的主要特性指标特征频率：①通带截频fp=wp/(2p)为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。

②阻带截频fr=wr/(2p)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。

③转折频率fc=wc/(2p)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。

④固有频率f0=w0/(2p)为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。

增益与衰耗滤波器在通带内的增益并非常数。

目录第一章绪论 (1)第二章语音滤波器的设计方案 (2)2.1设计方案 (2)2.2方案选择 (3)第三章电路设计 (4)3.1二阶有源低通滤波电路的设计 (4)3.2二阶有源高通滤波电路的设计 (6)3.3有源带通滤波电路的设计 (8)3.4EWB仿真分析 (8)第四章PCB板的制作 (12)第五章实物测量与误差分析 (13)5.1调试与测量 (13)5.2 误差分析 (15)第六章仪器设备及元器件清单 (17)第七章电路原理图 (18)第八章设计总结 (19)主要参考文献 (20)附录A 实物图 (21)致谢 (22)第一章绪论滤波器是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过，同时抑制（或衰减）不需要传送频率范围内的信号。

实际工程上常用它能进行信号处理、数据传送和抑制干扰等，目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。

以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成，60年代以来，集成运放获得迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。

此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗比较低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。

通常用频率响应来描述滤波器的特性。

对于滤波器的幅频响应，常把能通过信号的频率范围定义为通带，而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带。

通带和阻带的界限频率叫做截止频率。

滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。

按照通带和阻带的位置分布，滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

第二章语音滤波器的设计方案2.1设计方案方案一：此方案采用RC低通有源滤波器和RC高通有源滤波器串联而成，电路采用二阶压控型有源滤波电路，其原理框图如图2.1所示：图2.1 带通有源滤波器原理框图优点：电路性能稳定，增益容易调节。

缺点：电路相对复杂，采用元器件较多，提高了成本。