模拟电路设计课程——音频信号采集前端电路项目简介
设计一款 - 音频信号采集前端电路
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使用ADALP2000模拟套件中的器件实现
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被测音频信号范围：
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信号幅度：0.1mVpp到1Vpp
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信号频率：100Hz到16KHz
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搭建一个带通滤波器，滤除高频和低频部分
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ADC采用套件中的AD7920，转换率设定为96Ksps
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ADC前端需要一个抗混叠滤波器，需要设计合适的截止频率
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使用套件中的Micro USB适配器通过USB给面包板供电
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运算放大器可从套件中提供的几个型号中选用
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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
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设计电路并使用LTSpice或CircuitJS对电路进行仿真
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对设计的电路进行测试验证
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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
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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
项目总览
项目思路
信号滤波
由于要求对信号进行带通滤波，而低频只有 100Hz，所以只要考虑对 16KHz 进行低通滤波就可以了。
抗混叠滤波器是一种特殊的滤波器，用于抑制和排除混叠信号中的噪声或干扰信号，同时保留有用的信号。它的作用是去除多余的信号，使信号更加清晰。它的特点是能够抑制低频混叠信号中的噪声，可以抑制噪声的幅度和频率，从而提高信号的信噪比和质量。它还可以抑制回波信号，减少多余的存储，使信号更加清晰。抗混叠滤波器还可以用于抑制低频混叠信号中的噪声，从而提高信号的可靠性和准确性。此外，抗混叠滤波器还可以用于抑制无线电环境中的高频噪声，减少干扰，从而提高信号的接收质量。总之，抗混叠滤波器是一种有效的滤波器，可以抑制混叠信号中的噪声，提高信号的质量，抑制回波信号，减少多余的存储，抑制无线电环境中的高频噪声，从而提高信号的接收质量。
这里采用 Ansys Nuhertz FilterSolutions 2022 R2 进行设计。
输入低通范围就可以生成电路原理图。
仿真时候可以得到很不错的结果。
信号放大
微小信号放大是一种用于提高微小信号强度的技术，它可以帮助接收机探测到和收集更弱的信号。它也可以提高信号的信噪比，使信号更容易被检测和识别。微小信号放大技术也可以用于检测微弱的信号，使信号更容易被接收机检测到。此外，微小信号放大还可以帮助接收机从环境噪声中抑制干扰，使信号更加清晰。此外，微小信号放大还可以帮助接收机去除多余的噪声，从而使信号更清晰。微小信号放大也可以帮助接收机提高信号信噪比，使信号更容易检测和识别。此外，微小信号放大还可以用于检测微弱的信号，使它们更容易被接收机检测到。最后，微小信号放大还可以帮助接收机从环境噪声中抑制干扰，使信号更加清晰。总之，微小信号放大是一种非常有用的技术，它可以帮助接收机收集更弱的信号，提高信噪比，抑制环境噪声，以及检测微弱的信号，从而使信号更清晰。
由于原先信号只有 1Vpp，而 ADC 可以采集 0-5V 信号，所以需要进行直流偏置和信号放大。将原先 -1V ~ 1V 的信号放大至 0V ~ 5V 范围。
这里采用 AD8542 进行放大。放大效果如图所示。
信号采集
ADC（模数转换器）是一种电子电路，它可以将模拟信号转换为数字信号。它的作用是将模拟信号转换为可以被计算机处理的数字信号，从而实现信号的数字化处理。ADC的作用是可以帮助计算机处理模拟信号，使其变成可以被计算机处理的数字信号，从而实现信号的数字化处理。此外，ADC也可以用于提高模拟信号的信噪比，使信号更容易被计算机处理，从而提高信号的准确性和可靠性。此外，ADC还可以用于抑制回波信号和噪声，减少多余的存储，使信号更加清晰。ADC也可以用于抑制无线电环境中的高频噪声，从而提高模拟信号的质量。总之，ADC是一种非常有用的电路，它可以将模拟信号转换为可以被计算机处理的数字信号，从而实现信号的数字化处理，提高模拟信号的信噪比，抑制回波信号和噪声，抑制无线电环境中的高频噪声，从而提高信号的质量。
这里使用 12 位 ADC 进行采集，具体型号为 AD7920。
AD7920 的通信协议和 SPI 相当类似。SPI（Serial Peripheral Interface）是一种常用的外围设备通信协议，它用于在主机和外围设备之间传输数据。它使用三根线连接外围设备，即两根数据线（SDI和SDO）和一根时钟线（SCK），其中数据线用于传输数据，而时钟线用于提供时序控制。SPI通信协议的特点是可以提供高速数据传输，可以支持多个外围设备，可以使用低成本硬件，可以支持同步和异步通信，可以克服线路长度限制，可以支持多种通信模式，可以支持多路传输，可以支持多个外围设备，可以支持多种功能，可以支持多种协议，可以支持多种类型的数据格式，可以支持多种类型的数据传输，可以支持多种类型的数据校验，可以支持多种类型的设备驱动程序，可以支持多种类型的数据缓冲，以及可以支持多种类型的硬件接口。总之，SPI通信协议是一种常用的外围设备通信协议，它可以提供高速数据传输，可以支持多个外围设备，可以使用低成本硬件，可以支持多种通信模式，可以支持多路传输，可以支持多种功能，可以支持多种协议，可以支持多种类型的数据格式，可以支持多种类型的数据传输，以及可以支持多种类型的硬件接口，等等。
这里直接使用 Arduino IDE 实现 SPI 的信号采集功能。
项目总结
通过这次模拟电路信号处理的实验课程，我学习到了许多关于信号处理方面的知识。首先，我学习到了信号处理的基本原理，以及如何运用这些原理来处理信号。其次，我学习到了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等。此外，我还学习了ADC的作用，以及SPI通信协议的使用。总之，通过这次模拟电路信号处理的实验课程，我学习到了信号处理的基本原理，不同滤波器的作用，ADC的作用，以及SPI通信协议的使用。
这里非常感谢硬禾学堂提供的实验机会。
