一、功能与技术指标
设计并制作一个数字化语音存储与回放系统，包括语音信号的调理、采集、存储和回放。基于语音信号的数字化存储与恢复原理，采用A/D、D/A转换技术与语音信号的插值压缩算法实现该原理，完成了对语音信号的数字化存储与回放功能。整个设计由前级信号处理、信号压缩及后级语音回放三部分组成，单片机完成信号的压缩算法，模拟电路完成前级信号处理和后级语音回放。
1．基本要求
（1）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz ；
（2）ADC：采样频率f s≥16kHz，字长12位；
（3）语音存储时间≥10秒；
（4）DAC：变换频率f c≥16kHz，字长12位；
（5）回放语音质量良好。
2．发挥部分
在保证语音质量的前提下：
（1）减少系统噪声电平，回放的语音清晰；
（2）进一步提高存储器的利用率，语音存储时间增加至20秒以上，（在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间，可以采用编码技术）
（3）增加自动音量控制功能；
（4）提高功率放大器的效率，采用D类双通道语音功率放大器。
二、设计方案
A/D端：本题以仪表放大器INA128设计放大电路放大由驻极话筒接收到的声音信号，再以双运放OPA2277做四阶带通滤波器滤去杂波,再将声音输入到单片机,整个过程为语音采集系统
D/A端：单片机输出声音信号，经双运放OPA2277做的四阶带通滤波器滤去杂波，以音频功率放大器TDA2030为功率放大器将最终信号输出到喇叭，整个过程为语音回放系统
三、问题与总结
▶INA128的输入饱和
问题说明：
如图，在工作时INA128同相输入端需要手动激活（将正相输入端与地短接）
分析：
①R1电阻的取值根据直接用万用表测正向电阻的接近值取得；
②之前没有加R3，需要用时不时将pin3和地短接，才能使INA128正常工作，因为同相输入端处于断路高电平(C1阻断直流，属于悬空)；
③现在加了R3大电阻到地，有了放电通路，且使同相、反相满足等电位，使运放正常工作。但是信号还是不好。
解决：
①驻极体话筒是由场效应管组成，工作时其等效电阻处于动态变化，不能用万用表测量；
②R1电阻可能过大，应该设计为1K到5K；
③输入端的噪声主要由R3产生，R3越大噪声越大，所以R3不能过大，但是要提高与话筒并联的信号，所以R3不能过小，由此设计为R1的10倍；
④INA128是高精密仪表放大器，为了发挥其功能，应采用对称(差分)电路。
最终确定如图：
▶滤波器的平坦度
问题说明：
4阶带通滤波器的通带范围平坦度不够
扫频图如下：
分析：
①由于选用带通滤波器设计，导致理论上平坦度就有起伏(Q值不高)；
②电阻电容的误差，导致截止频率点的偏移
解决：
①采用2阶高通+2阶低通保证带内平坦度；
②电阻和电容预留位置，可以拼接成最接近的电阻电容值
最终确定如图：
扫频图如下：
▶电压偏置模块
问题说明：
在AD输出之前抬高电压，截止频率的确定
分析：
①在没有加电容C3之前，输出一直是直流
②电阻电容要考虑的条件
解决：
①由于理想运放输出阻抗无穷小，由于并联效果，电压无法相加；
②加了电容值之后，运放输出被隔开，交流得以相加；
③考虑条件：f=1/(2*Pi*(R5||R6)) -----戴维南等效法
▶同相与反相放大的区别(前端有电容隔直)
问题说明：
同相放大器不能正常工作，反相放大器可以正常工作
分析：由于前端电容隔直，
①同相放大器的同相端处于断路悬空，且没有放电通路，一通电立刻饱和；pin3和pin2电位不同，运放不处于正常工作状态
②反相放大器的反相端有R8放电(输出看成接地)，pin3和pin2电位相同(虚短)，可以正常工作
解决：
在同相放大器的同相端加大电阻(如1MΩ)，与地接通构成放电通路，与反相端同电位(虚短)，且无电流(虚短)
补充：
1. 同相放大器
优点：输入高阻抗，对输出阻抗很大的电路较有好处
缺点：放大电路没有虚地，(除了差模信号外)还有有较大的共模电压，抗干扰能力相对较差，(用同相要有较高的共模抑制比)另一个小缺点就是放大倍数只能大于1；
2. 反相放大器
优点:两个输入电位始终近似为零(同相端接地，反相端虚地)，只有差模信号，抗干扰能力强；
缺点：输入阻抗很小，不适用与前级电路输出阻抗很大的场合
3. 综合
1.同相放大器的输入电阻取值大小不影响输入阻抗，而反相放大器输入电阻约等于输入阻抗。
2.当要求输入阻抗很高的时候就应选择同相放大器了.
3.如果要求输入阻抗不高时，此时可以选择同相也可以选择反相，在不考虑相位时，首选反向放大，因为反向放大只存在差模信号。
