АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ ДЛЯ ВОКОДЕРА
В Астонской кибернетической лаборатории в вокодерах использовались различные типы активных фильтров в сочетании с усилителями на интегральных схемах. Ниже описывается только один из них — фильтр с использованием преобразователя отри
|
У0; еледо- |
|
а на вход 7 — непосредственно выходное напряжение вательно, V х = VV Можно предположить, что ток между входами 5 и 7 отсутствует; тогда весь входной ток 1г протекает через R1, а выходной ток I „ — через R2. Отсюда следует, что hR, = /0Я2. Предположим теперь, что с выходом схемы связан импеданс Z2; тогда 1о~ Zn_ |
цательного напряжения, изобретенный П. Гаррисоном [46].
Рассмотрим схему, приведенную на рис. 15.2. Операционный усилитель имеет выход 2, инвертирующий вход 5 и неинвертирующий вход 7. В данной схеме напряжение между входами 5 и 7 всегда невелико. На вход 5 поступает входное напряжение Vx,
|
/?/
|
|
Рис. 15.2. Принципиальная схема активного фильтра для вокодера |
Входной импеданс задается выражением
|
Ri / |
|
va |
|
Ух h |
|
/, |
|
Л-7 h |
|
Z, |
Если теперь на вход усилителя подать напряжение от источника Vt через импеданс Zv то выходное напряжение
а коэффициент усиления схемы определяется выражением
Vo. = zt
\ Zy (RvR2) — Z2
Реальный вид коэффициента усиления в каком-либо приложении этого метода зависит от вида Zx и Z2, а также от значения отношения RiIR2. Предположим, что
7 1 + jb)CR
/м С
|
z„ = |
R
1 4- jaCR
Тогда
Vo _ Rl jaCR
Vi Ro 1 - f jiaCR (2 — R, JR2) + jW&R2 '
Далее, чувствительность резонансной схемы, нагрузкой которой является резистор, определяется соотношением
^ О _____ jmCsRs______
Vi 1 jaiCsRs - j - pwPLsCs ’
где определяющими условие резонанса параметрами являются сопротивление Rs, емкость Cs и индуктивность Ls. Тогда добротность этой последовательно регулируемой схемы Q0 = w0LJRs = = l/((o0Csi? s), где ш0 — резонансная угловая частота; следовательно, C^Rs = l/(co0Q0) и можно записать, что
V0 _ /q>/(g>oQo)
У і ~~ 1 + /W.'(MoQo) - г /2M2/0)g
Таким образом, эквивалентная добротность активного фильтра
1
2 - RdRz ’
Если Rt = 2R2, to Qo = oo. Любое требуемое значение Q0 может быть легко получено подбором значений отношения RJR2 от О до 2.
15.3. ПРАКТИЧЕСКИЙ ВОКОДЕР ДЛЯ РОБОТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АКТИВНЫХ ФИЛЬТРОВ
В соответствии с вышеизложенной теорией П. Гаррисоном в Астонской кибернетической лаборатории был спроектирован и полностью построен вокодер для роботов [46]. Фильтры соеди-
264
нялись с усилителями постоянного тока на интегральных схемах, как показано на рис. 15.3. Схема включения усилителей (тип 701с)
|
Другие каналы Zt гО~ г—^^ R С |
|
_ Т041! |
|
Выход |
|
Рис. 15.3. Принципиальная схема вокодера, использующая активные фильтры |
|
|
|
■‘-О- |
|
Усиление ы |
|
ікОї^ |
|
ЧОг |
|
_Г |
|
Частота, кГи. Рис. 15.4. Частотная характеристика вокодера для роботов |
следующая: 1 — питание 0 В (земля); 2 — выход; 3 — питание 4-12 В; 4 — коррекция; 5 — инвертирующий вход; 6 — коррекция; 7 — неинвертирующий вход;
8 — питание — 12 В.
К выходу каждого избирательного усилителя вокодера подключен полевой транзистор, так что этот вариант селекторной схемы чувствителен к выходной нагрузке. Последующий эмиттер и выпрямитель обеспечивают сглаживание выходного сигнала. Для усиления выходного сигнала в некоторых схемах используется тиристор.
С помощью подобных схем с типичной частотной характеристикой, показанной на рис. 15.4, нетрудно получить достаточно высокое значение добротности Q. В некоторых случаях речевой сигнал перед подачей на схему фильтрации неоднократно клиппиру - ется. Это оказывает побочное полезное действие, предохраняя
усилитель от прекращения функционирования из-за насыщения. В таких схемах существует некоторый временной дрейф, но он не слишком велик при малых Q. В одной из разработок, использовавших эти фильтры, различия между выходами разных каналов подбирались таким образом, чтобы обеспечить контраст усиления [17].
