Дипломная работа: Разработка лабораторной установки по исследованию каналов утечки речевой информации

Для регулировки уровня входного напряжения подаваемого на вход усилителя нужно использовать регулятор громкости.

Для независимой регулировки уровня в октавных полосах на средне - геометрических частотах 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц встает вопрос о разработке октавного эквалайзера, представляющего собой набор полосовых фильтров с регулировкой уровня на выходе, с последующим суммированием всех полос.

В качестве датчика шума возможно использование как внутреннего, так и внешнего источника. Внешними источниками могут являться стандартный генератор шума, магнитофонная запись с шумом и ряд других устройств.

Для простоты работы и минимизации стандартной аппаратуры необходимо разработать внутренний (встроенный) генератор шума.

При использовании внутреннего генератора шума необходимо, усилить выходной сигнал с генератора, для обеспечения нормальной работы октавного эквалайзера и достижения нужного коэффициента усиления.

Учитывая сказанное выше, функциональная схема акустического излучателя имеет вид представленный на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Функциональная схема акустического излучателя.

3.3.Разработка принципиальной схемы акустического излучателя

3.3.1  Усилитель мощности с регулятором громкости

В настоящее время существует множество различных схем усилителей мощности звуковой частоты, как отечественного, так и зарубежного производства. При выборе схемного решения устройства будем придерживаться следующих критериев:

-  Коэффициент усиления не менее 50 дБ;

-  Выходная мощность не менее 10 Вт;

-  Сопротивление нагрузки 4 Ом;

-  Частотный диапазон от 100 Гц до 10 кГц;

-  Минимальное количество навесных элементов.

Выбор остановим на усилителе мощности низкой частоты, разработанный фирмой SGS THOMSON MICROELECTRONICS, со следующими основными показателями:

-  Коэффициент усиления 84 дБ;

-  Выходная мощность 15 Вт;

-  Сопротивление нагрузки 4 Ом;

-  Частотный диапазон от 30 Гц до 20 кГц;

-  Напряжение питания ±6В - ±18В.

Основным усилительным элементом выступает микросхема TDA 2030 (отечественный аналог - микросхема серии К174УН19). В качестве простейшего регулятора громкости может служить обычный переменный резистор, включенный по схеме делителя напряжения. Принципиальная схема усилителя мощности с регулятором громкости представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Принципиальная схема усилителя мощности низкой частоты с регулятором громкости.

3.3.2 Расчет октавного эквалайзера

Октавный эквалайзер представляет собой набор полосовых фильтров со срединными частотами 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц, 4000 Гц, 8000 Гц и соответствующими октавами 177 Гц – 354 Гц, 354 Гц – 707 Гц, 707 Гц – 1410 Гц, 1410 Гц – 2830 Гц, 2830 Гц – 5660 Гц, 5660 Гц – 11300 Гц, с последующей независимой регулировкой уровня напряжения сигнала. На выходе фильтров смесь сигналов суммируется с помощью буферного усилителя, представляющего собой операционный усилитель, включенный по стандартной схеме приведенной на рис 3.4.

Рис. 3.4. Схема включения операционного усилителя, работающего в режиме усиления.

В качестве устройства, реализующего необходимые характеристики, выберем полосовой фильтр со сложной отрицательной обратной связью, который отличается простотой реализации и удовлетворяет заданным требованиям.

Соответствующая схема фильтра приведена на рис. 3.5

Рис. 3.5. Схема полосового фильтра со сложной отрицательной связью

Примем С1 = С2 = С

Его передаточная функция имеет следующий вид:

.                (3.10)

Из сравнения этого выражения с передаточной функцией полосового фильтра в общем случае:

                                                                        (3.11)

гдеAr – коэффициент передачи на резонансной частоте;

Q – добротность.

следует, что коэффициент при p2 должен быть равен 1, отсюда находим резонансную частоту fр

.

.

.                                                         3.12)

Подставив это выражение для резонансной частоты в передаточную функцию (3.10), и приравняв соответствующие коэффициенты к коэффициентам выражения (3.11), получим остальные формулы для вычисления характеристик фильтра:

.

.                   (3.13)

.

.

.(3.14)

из которых видно, что коэффициент передачи, добротность и резонансная частота рассматриваемого полосового фильтра могут выбираться произвольно.

Выражение для полосы пропускания фильтра получим из формулы:

.(3.15)

Для нахождения параметров схемы R1, R2 и R3 зафиксируем с,B,fр и возьмем Аr =-1

 Þ .                                     (3.16)

 Þ  Þ .                         (3.17)

 Þ  Þ

Þ

.                                                      (3.18)

Для нахождения АЧХ фильтра подставим в выражение (3.10).  и возьмем его модуль.

.        (3.19)

 - АЧХ фильтра

По изложенной выше методике рассчитаем параметры схемы для всех шести полос и построим АЧХ фильтров. Расчет и построение проведем с помощью профессионального приложения Mathcad 7 Professional

Данные расчетов приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1.

Параметры схемы полосовых фильтров

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26