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1、··11第卷1第期1阴山学刊自然科学版vooN...9915年6月INSHANACAEICJOURNA(NATUSCI)Jun9915音频信号数据采集系统电路设计王润文(包头师专物理系)要本文介绍了音频信号数据采集系统的电路设计原理,并结合框图较为详细地分析了其中口电。的自动增益控制放大电路和模数转换器与单片机之间的接路设计思想给出了电路原。理图和实际测试的主要参数和曲线、、、、、。关键词音频信号数据采集存贮器单片机接口自动增益技制,、在语音信号识别系统中首先需将语音信号经过放大滤波等必要的处理后转换成数字量,。为、。存储于大容量存贮器中进一步的分析研究提
2、供原始信息音频信号数据采集系统就是为完成这一任务而设置的。1.电路框图介绍l,!一有!偷唐康沃庸可陌卜厄日圈曰控源增滤V知益波放器大器图(l)原理框图。图(l)所示为音频信号数据采集系统原理框图该电路首先将话筒输人的音频信号、经具有自动增益控制功能的音频放大器放大有源滤波器平滑滤波后送入模数转换器转。。换成数字量模数转换器的工作状态由单片机控制转换成的数字量存储于单片机系统。。,的存贮器中该数字量即为软件识别的原始数据图中模数转换器采用AD574它是一l仪稿:1995一()4一26日期。O一v0个完整的位逐次逼近型带三态输出缓冲器的模数转换器本电路采用的单
3、极。,,性输入方式AD574的转换时间为5拼由于音频信号频率较低无需设置采样保持电。,、路根据AD574对输入模拟量的要求话筒输出的音频信号经放大滤波后应限制在0v。,vv。一10的范围内而实际话筒输出信号的电平变化范围较宽从几m到上百m为提,。高刀D转换精度不宜采用固定增益的放大器本电路利用一块14引脚的四运放集成,,块LM324配以少量外围元件构成一个带有二阶有源滤波电路且具有自动增益控制功。经放大滤波后的音频信号送入。能的音频信号放大器AD574转换成12位数字量由,。KxnIetl8751单片机读取转换结果存入容量为32s位的数据存贮器中2各部分电
4、路的介绍2.1自动增益控制放大器工作原理。月.招佗Nl拭二一峨二二二二》,卜7U耳燕汁勺图(2)自动增益控制及有源滤波电路原理图:、。,图(2)中Ul人及R;R:和R3等器件构成前置放大器接成同相放大电路以提高电_二`_.、_、.`.、_卜.、.,、_`_~.,、_二。v`凡,、_路的输’入阻抗其…电压放大倍数`A=1+其中R可视’话’筒输出信号的大小在一`定一”一J时”刃““/、以产、’曰一丫一翠Z’z、’J.州’,’闪’目砂一`声、,一一一一、R一~~一一。。范围内调节经前置放大后的信号送入下一级自动增益控制放大器中第二级放大电路,:B、,:D、,、、
5、、。,:B由uuTDJ凡几等器件构成一级自动增益控制放大电路经U输出的信号一路,:C。D,,4送入由u等元件组成的二阶有源滤波电路另一路经二极管半波整流1R和:。马滤波形成与Ul。一一-输出信号幅度大小成正比的直流电压其电平变化范围为v23.。该电压经l:。、R,;、2和1R3N沟v4U1R等元件组成的反相放大器放大后作用在道J型;。l。l、场效应管T的控制栅极电路设计使T工作在输出特性曲线的可变电阻区T源漏。::D极间的输出电阻等效为一个受自动增益控制电压控制的压控电阻控制电压即为U。。的输出电压压控电阻的阻值随控制电压的增大而增大U卜B的电压放大倍数A
6、vfz一_`..、、_.、,_,,.、,、,,J_.,,,.*、_1____。___~、。。一..R,4。_:一0宁4’其`…、中’’R”为’`凡一与压控`电阻’的`并联’、值自动增-益控`制’的一`原一”’理是’’当输’~入`一信’~号一幅’一度`--增-大R’一,“一一一”~一一一~一一一一一一,,·,,4导时lT栅极的控制电压增大使压控电阻的阻值增大’R增大致vA、减小实现了自。:、·、。5:动增益控制的目的经自动增益控制放大器放大后的信号送人由lUq几1R一lR,等元件组成的二阶有镣滤波器滤波即可满足AD574模数转换器对模拟量输入信号的要。。、求
7、有关二阶有源滤波电路原理清参阅文献(3)图(2)所示电路输入输出电压实测参。数如表l()所示、表(l)音频信号放大滤波电路输人/输出电压表醉户.户,~,..,..~..~呼..,.~,.。、。25304050607080901001101130140150.(。152020:勺(,)51.82.32.62.83323.43.844.44.85.266.46.87增益变化曲线如图(3)所示甘人v。·叶`“,一飞厂二怡犷飞厂篇下丁饮犷飞户图(、3)音频信号放大滤波电路增益变化曲线2.2模数转换器D5748751日A与单片机的接电路。、模数转换器与单片机的接口电
8、路如图(4)所示其中AD574的砚cE和R/己分别、。。是片选片使
