【电子线路课程设计教学平台构建】电子线路课程设计

电子线路课程设计教学平台构建

语音信号的抽样和重构，在理论方面涉及到滤波器的设 计和抽样定理［2，3］，实践方面涉及到滤波器和抽样定理 的具体实现，还包含模拟电路和数字电路的基础知识，是理 论和实际紧密结合的。因此，将其作为电子课程设计的题目， 可以使学生充分巩固和加深理解基础核心课程的知识，提高 自学能力和解决实际问题的能力。本文将其作为“电子线路 课程设计”的教学平台进行构建的。

1语言信号抽样和重构系统设计 语音信号的抽样与重构系统是对经过抗混叠滤波后的 语音信号进行8kHz自然抽样，然后把抽样信号进行重构，恢 复出原信号，并将信号通过扬声器输出。系统构成如图1所 示，包括电源电路、语音信号的输入电路、抽样时钟产生电 路、信号抽样电路、信号重构电路和功率放大电路等。

1)电源电路电源电路可以提供±12V和±5V的直流电源。

实现方法是将220V交流电经过变压器和整流桥变成+15V和－15V的直流电［1，2］。先将+15VDC输入到模块LM7812和 LM7805，转变成为+12VDC和+5VDC输出;而将－15VDC输入到 LM7912和LM7905，转变成－12VDC和－5VDC输出。

2)语音信号的输入电路语音信号的输入电路包括语音 信号的采集和抗混叠滤波。根据奈奎斯特抽样定理，设计的 抽样频率为8kHz。为避免频谱混叠，对信号要进行抗混叠滤 波［4］。因此，将语音信号通过麦克风转换为电信号后， 对信号进行放大和滤波。低通滤波器的参数如下:截止频率 为3400Hz、通带衰减3dB、阻带衰减40dB，用滤波器设计软 件Filterlab进行设计［5］。

3)抽样时钟产生电路抽样时钟产生电路的功能是产生 8kHz的双极性方波信号。通过参数设计，芯片NE555可以用 来产生频率和占空比可变的单极性方波信号。但后续抽样电 路需要的是双极性的方波信号，故还需进行极性转换，可以 采用运算放大器实现。

4)信号抽样电路信号抽样电路的功能是对语音信号进 行自然抽样，可以使用四通道双向模拟开关芯片CD4066实现。

双极性方波信号接到控制端，控制模拟开关的通断控制音频 信号的通过，达到抽样目的。

5)抽样重构电路抽样后信号的重构过程，就是一个内插 过程，是通过低通滤波器实现的。这里的滤波器参数与抗混 叠滤波器参数相同。

6)功率放大电路功率放大电路的功能是对重构后信号进行功率放大，驱动扬声器，核心芯片为LM386。

2课程设计流程安排及要求 第一阶段:教师讲解设计的整体功能及系统划分，学生 初步了解整个设计的组成和结构。同时完成学生的分组，二 人一组自愿组合，第二阶段:学生根据设计内容，查找相关 资料，独立完成电路设计。利用Multisim对各单元电路进行 仿真，完成设计报告。设计报告内容包括系统概述、单元电 路设计、分析和仿真［6］。其设计任务包括:①介绍系统设 计的思路与总体方案;②介绍单元电路参数的选择和计算;
③给出仿真电路图和仿真结果;④给出工作分工和元器件明 细表;⑤给出引用的参考文献。第三阶段:焊接之前，要求学 生画出布局布线图，包括元器件在实验板上的摆放和排列、 器件所有管脚之间的连接以及电源和地的安排等。布局布线 图完成后便进行电路的焊接和调试，最后完成总结报告。总 结报告包括:①系统功能描述;②各单元电路的调试和实际 改进的电路图;③系统测试结果，给出重要测试点的实测波 形;④课程收获和建议。

3结语 通过对语音信号抽样与重建系统这一“电子线路课程设 计”教学平台的流程设计，不仅可以加深学生对课本理论知 识的理解，更提高了学生的实践能力。从设计内容的理解、 电路单元的选择和仿真、实际操作布局布线焊接电路到故障 排除均由学生独立完成，增强学生解决实际问题的能力。