一、项目要求

• 设计一款 - 音频信号采集前端电路
• 使用ADALP2000模拟套件中的器件实现
• -被测音频信号范围：
• 信号幅度：0.1mVpp到1Vpp
• 信号频率：100Hz到16KHz
• 搭建一个带通滤波器，滤除高频和低频部分
• -ADC采用套件中的AD7920，转换率设定为96Ksps
• ADC前端需要一个抗混叠滤波器，需要设计合适的截止频率
• 使用套件中的Micro USB适配器通过USB给面包板供电
• 运算放大器可从套件中提供的几个型号中选用
• 模拟开关可以使用MOS管搭建，可以尝试将完成前端调理的信号，经过一个隔直电容从3.5mm接口输出
• 设计电路并使用LTSpice或CircuitJS对电路进行仿真
• 对设计的电路进行测试验证
• 撰写一个不少于2000字的设计报告，并拍摄3-5分钟短视频分享在电子森林网站上
• -鼓励有单片机的同学将ADC采集到的数据波形显示出来，有礼物赠送
• 可以用套件中的麦克风进行测试、演示

仿真结果

信号过高通滤波器后，可以看到效果还是比较好的，频率在100Hz的时候衰减基本为-3dB。

经过第一级放大器。

经过低通滤波器，可以看到16kHz的时候，也是基本符合-3dB的衰减。

经过第二级放大电路。

经过抗混叠滤波器，输出的边缘更陡了，滤波效果更好了。

第二级放大器设为1倍放大后效果，可以看到线基本重合，符合理论值。

四、搭建实际电路

在该项目中使用的麦克风为驻极体麦克风，内部装有结型场效应管，必须提供直流偏置电压电压才能正常工作。在该项目中，使用如下电路来完成麦克风的驱动，给它上拉了一个2.2K的电阻。

实际电路需要一个隔直电容与直流偏置电路，这里我直接使用高通滤波器的电容作为隔直电容，使用高通滤波器的两个电阻作为直流偏置电阻。

实际搭建好的电路如下图：

与仿真的区别就是将信号源换成了麦克加上拉的电路，将经过滤波器的信号通过一个隔直电容输出到一个3.5m的耳机孔上面。最终输出的信号接到AD7920的信号输入端。

采集声音输出效果

存在默认的噪声，无法完全消除，怀疑是环境底噪。

在一开始测试的时候出现了大量50Hz工频信号，无法消除，电路上基本没啥滤波电路，因此使用充电宝对设备进行供电，问题解决。

五、感想与感悟

本次设计我觉得最难的地方在于只能使用ADALP2000模拟套件里面的器件，本身套件里面给的器件就是相对比较少的，搭建简单电路还可以 稍微复杂一点就非常费力，稍微复杂一点的设计完全没法把器件凑够，必须疯狂简化电路才行，因此很多设计电路性能是不够完美的，实际搭建出来后 与理论上的偏差比较大，因此只能退而求其次，勉强搭建一个较为符合要求的。

其次是面包板性能问题，由于套件里面的器件需要反复使用，因此不能去剪脚啥的(手上也确实没有直插的器件了)，较长的引脚很容易引入比较大的干扰，一开始直接通过电脑供电，发现50hz工频实在太大，又采用充电宝供电，效果好了很多。面包板搭建电路还算比较方便，就是接触不好，电阻电容插上去，有时候连接就颤颤巍巍，似连非连的，稍微倒转板子，就有器件往外掉，实在是太不友好，严重影响了电路性能，很多时候就会出现有时好使有时不好使的bug，比较烦人。杜邦线连接，跟器件直插连接，导致电路寄生电容比较大，干扰很严重，对于这种简单的rc滤波电路，理论计算跟实际搭建还是有比较大的偏差，总体更偏向学习。

之前没有太设计过模拟部分的电路，只是会简单的虚短虚断计算运放，平时设计的电路也基本都是数字电路，模拟电路更多的只是抄一下官方的demo，很多模拟方面的问题，有种无从发力的感觉，不知道怎么解决，甚至不知道怎么百度，但这11节课的学习让我受益匪浅，极大的扩宽了我的眼界。无论信号处理中不同滤波器的作用，比如低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器和抗混叠滤波器的设计，还是LTSPICE等仿真工具的使用，都是一个全新的学习体验，虽然很多知识点讲的不是那么细，只是简单的提了一下，但是让我了解了这一个知识点，知道有这么一个东西，以后真需要的时候也可以快速把这些知识调出来，可以说硬禾给我种下了一颗模拟的种子。