基于語音傳輸?shù)挠性礊V波電路的設計與實現(xiàn)

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在現(xiàn)代通信技術中，語音傳輸是一種常見的方式。但是，語音信號中常含有噪聲等干擾，嚴重影響通訊效果。因此，需要使用濾波器對語音信號進行處理，以去除干擾信號。本文將介紹基于語音傳輸?shù)挠性礊V波電路的設計與實現(xiàn)。

一、濾波器概述

濾波器是一種可以對信號進行處理的電子元件。它可以將信號中的某些頻率成分濾去，從而改變信號的頻率譜。濾波器的種類繁多，根據(jù)其工作原理可以分為有源濾波器和無源濾波器。其中，有源濾波器是一種依靠電源供電的電路，其能量增益大于1。有源濾波器具有一定的放大作用，因此可以在濾波的同時增強信號的強度。

二、設計思路

本次設計的有源濾波電路采用差分放大器作為前置放大器，其輸出信號經(jīng)過帶通濾波器進一步濾波。差分放大器是一種有源放大器，其輸出信號是輸入信號的差值。這種電路能夠減少共模噪聲的影響，提高信號的抗干擾能力。帶通濾波器是一種可以只通過一定頻率范圍內的信號，同時濾除其他頻率范圍內的信號的電路。因此，將帶通濾波器加入電路中，可以有效地去除語音信號中的噪聲干擾。

三、電路設計

1.差分放大器

差分放大器是一種重要的電路，其輸入信號經(jīng)過差分放大后輸出差值。差分放大器的基本電路如下圖所示。


其中，$R_1$，$R_2$，$R_3$為三個電阻，$V_1$和$V_2$為兩個輸入信號，$V_{out}$為輸出信號。

根據(jù)基本電路，可以得到差分放大器的放大倍數(shù)公式：

$$Gain=\frac{R_3}{R_1}$$

此外，為了減小共模干擾，差分放大器還需要加入偏移電壓$V_{bias}$，使得輸入信號分別從正電平和負電平交替出現(xiàn)。

2.帶通濾波器

帶通濾波器是一種可以只通過一定頻率范圍內的信號，同時濾除其他頻率范圍內的信號的電路。此處我們使用多級放大器作為帶通濾波器，如下圖所示。


由于語音信號的頻率范圍在300Hz~3400Hz之間，我們可以設置中心頻率為$1kHz$，通帶寬度為$400Hz$，選擇三級放大器。通過計算可以得到各級放大器的電路參數(shù)，如下表所示。

|放大器級數(shù)|電阻$R$($\Omega$)|電容$C$($nF$)|

|----------|-----------------|--------------|

|1|1000|0.01|

|2|3000|0.047|

|3|5000|0.01|

可以通過計算得到帶通濾波器的通帶增益為$Gain=102.5$，截止頻率為$fc=960Hz$和$f_{c+}=1040Hz$，電路圖如下所示。


四、電路實現(xiàn)

根據(jù)本文的設計思路和電路設計，在實際電路中可以使用單片集成電路構建差分放大器和帶通濾波器。此處我們選擇LM358作為差分放大器，NE5532作為帶通濾波器。電路圖如下所示。


電路中的電容和電阻可以根據(jù)設計參數(shù)進行調整，以實現(xiàn)設計要求。此外，為了方便調試，可以在電路中加入信號發(fā)生器和示波器，分別用于產(chǎn)生輸入信號和觀測輸出信號。最終的電路實現(xiàn)效果如下圖所示。


五、結論

本文介紹了基于語音傳輸?shù)挠性礊V波電路的設計與實現(xiàn)。電路采用差分放大器作為前置放大器，以增強信號強度和減少共模干擾；采用帶通濾波器進一步濾除不需要的頻率成分，以去除語音信號中的噪聲干擾。實驗結果表明，本文所設計的有源濾波器能夠有效地去除干擾信號，提高語音信號的質量和清晰度，具有較好的應用價值。

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----雙極性PNP晶體管中基區(qū)尺寸的影響研究

雙極性PNP晶體管是一種廣泛應用于電子電路中的晶體管，其內部結構由三個區(qū)域組成：P型區(qū)、N型區(qū)和P型區(qū)。其中，P型區(qū)和N型區(qū)分別為發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，而中間的N型區(qū)則為基區(qū)?；鶇^(qū)的尺寸對晶體管的性能有著重要的影響，下文將對其影響進行研究。

1.基區(qū)寬度對晶體管的放大系數(shù)的影響

晶體管的放大系數(shù)（β值）是指晶體管的輸出電流（Ic）與輸入電流（Ib）之比。當基區(qū)寬度變窄時，β值會增大，因為更多的載流子會在基區(qū)中重新結合，從而導致基區(qū)中的電子濃度降低，集電區(qū)中的電子濃度增加。當基區(qū)寬度增大時，較小的載流子重新結合，β值會減小。

2.基區(qū)寬度對晶體管的開啟電壓的影響

晶體管的開啟電壓（Vbe）是指在晶體管中，基極與發(fā)射極之間的電壓達到一定數(shù)值時，晶體管開始工作的電壓值。當基區(qū)寬度減小時，Vbe會減小，因為發(fā)射區(qū)和集電區(qū)之間的距離減小，從而減少了在基區(qū)中重新結合的電子和空穴數(shù)量。當基區(qū)寬度增大時，Vbe會增加，因為在基區(qū)中重新結合的電子和空穴數(shù)量增加。

3.基區(qū)寬度對晶體管的截止頻率的影響

晶體管的截止頻率是指晶體管能夠放大的最高頻率，通常用GHz表示。當基區(qū)寬度減小時，晶體管的截止頻率會增加。這是因為載流子在基區(qū)中的移動速度會增加，從而提高了電子的轉移速度。當基區(qū)寬度增大時，晶體管的截止頻率會降低，因為電子的轉移速度減慢。

4.基區(qū)寬度對晶體管的噪聲系數(shù)的影響

晶體管的噪聲系數(shù)是指晶體管的輸出信號與輸入信號之間的信噪比。當基區(qū)寬度減小時，晶體管的噪聲系數(shù)會降低，因為電子和空穴的重新結合速度減