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基于FFT的音频信号分析仪设计+FPGA内部数字滤波及Nios核框图 第2页

更新时间:2012-4-14:  来源:毕业论文
总体方案确定:
经过以上论证我们确定总体设计方案框图如下:   图1-1、系统整体方案框图
二、系统具体设计与实现 ERP企业经营模拟沙盘对抗培训总结
1、前端可控增益放大电路及增益控制电路
针对音频信号的特点以及题目中对精度的要求,我们选用了特别适合音频信号处理的经典运放NE5532。峰值保持部分使用普通运放TL084。
信号进入后首先经过一与50欧姆精密电阻并联的跟随器,以满足题目中的50欧姆输入阻抗的要求,同时增强带后级带负载的能力。然后经过隔直电容进入后级放大电路。
放大电路同时设置了×1,×2,×20,×200,4个放大通道,分别对10Vp-p、5Vp-p、500mVp-p、50mVp-p信号进行不同放大,这样将可测量信号的动态范围扩展到了10mV;电路图见图2-1。同时通过峰值保持电路记录一个FFT运算周期内的信号峰值,通过与设定的参考电压进行比较以确定信号的峰峰值范围,以作为下一次采样时放大通道的选择参考;控制器通过模拟开关来选择不同的放大通道。
峰值保持电路部分采用精密二极管与充电电容进行信号峰值保持。为减小电容漏电流对峰值保持的影响,选择了47uF的电容。每次采样前对读入峰峰值范围并对电容放电以记录下一次的峰峰值。
图2-1、输入信号放大通路 本文来自辣.文,论^文.网原文请找腾讯324,9114
图2-2、峰值保持电路
2、抗混叠滤波我们选择简单易用的管脚可编程滤波芯片MAX263来实现,该滤波芯片无需外加外围电路,减少了外界环境对其性能的影响。电路图见附图1-2
3、A/D转换部分电路见附图1-3。
4、数字滤波及Nios核实现方式见附图2-1。
5、本设计中增加了一分贝测量的附加功能。
三、理论分析与参数设计
1、采样频率计算:
根据奈奎斯特定律采样率应满足 ,本题目中信号输入频率最大为10KHz,因此 ,为进行二次采样,我们的采样率应大于40KHz。
进行FFT的点数按 计算。又因为FFT运算量为2的n次方点时比较容易实现。在满足频率分辨力并尽量减小运算量的条件下我们可得出某一频率分辨率与采样率的关系。例如我们设计的频率分辨力为100Hz,则为分辨出10KHz的信号,则 ,求得N=200,我们取N=256。其他分辨力类推。本设计中我们设计了以下四个频率分辨力档:
表3-1 频率分辨力与FFT点数及采样速率对应表
分辨力 FFT点数 FFT测量频率* 二次采样速的** 原始采样速度
100Hz 256点 12.8K 25.6K 76.8K
50Hz 512点 12.8K 25.6K 76.8K
20Hz 1024点 10.24K 20.24K 60.72K
10Hz 2048点 10.24K 20.24K 60.72K
*FFT测量频率:FFT变换所能表示的最高频率。
**二次采样速度:原始采样数据经数字滤波后,经二次采样(降低采样率)后的实际采样速度。
2、IIR数字低通滤波器设计 广东恒兴医药公司实习报告
在进行FFT运算之前应当尽量避免频谱的混叠,即对带外信号要进行尽可能大的衰减,挈比雪夫(Chebyshev) II型滤波器具有通带内平坦并且衰减速度快的特点。其相频响应及群延迟特性都比较好。其转移函数具体系数计算可通过Matlab的Filter Design & Analysis Tool来实现。得到系数后打开Altera DSP buider,在它的可视化界面中搭建出自己所需的滤波器。3、信号功率及各频率分量功率计算:

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