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科协论坛·２００８
年第 4 期（下）
信 息
化 之 窗
１ 方案论证与选择
1.1 声源的比较与选择
方案一：直接采用 DDS 技术，通过写波表到 RAM 中，
然后将波表数据输入到 D/A 中，通过 D/A 转换得到正弦波
信号。该方法实现的正弦波频率虽然比较难以做得很高，但
相对题目要求的最高只需 20KHz 的频率信号而言，还是可
以比较好的实现的。同时，利用这种方法，能够得到比较好
而稳定的正弦波，对所得到的正弦波也可以很好地控制，而
且该方法实现也很简单。
方案二：采用 AD9851 实现。该方法得到的正弦波波
形好，频率稳定，也可以通过程序直接控制所产生的正弦波
的频率和幅度。同时，该方法还能得到频率很高的正弦波信
号，频率可以达到兆赫兹级别。电路的实现也比较简单。
综合以上的分析比较，由于采用方案一就已经能够很
好的满足题目设计的要求，同时电路连接最简单，因此信号
的产生采用方案一。
1.2 放大电路的比较与选择
方案：采用程控放大电路。电路的实现图如图 1 所示：
分析该电路可知，电路仅仅由一个放大器和一个模拟
开关构成。模拟开关通过 FPGA 来选通不同的通道。通过合
理的选择不同通道上的电阻值，即可实现不同倍数的放大。
由此可知，该电路可以实现 8 种不同倍数的放大，一个电路
就可完全满足设计需要。
1.3 滤波电路的比较与选择
方案一：采用带通滤波器电路。该方法实现容易，操作
简单，可以满足电路设计的要求。但是要得到较好的滤波效
果，该滤波器电路的阶数要比较高，因此电路的实现比较复
杂。
方案二：采用程控滤波器电路。MAX264 主要由两个
独立的滤波单元、分频单元、fo 逻辑单元、Q 逻辑单元及模
式设置单元等电路组成。该芯片内集成了设计滤波器所需
的电阻电容，在应用中几乎不用外接器件，使用非常简单，
其中心频率、Q 值及工作模式都可以通过对引脚编程控制，
它可以工作于带通、低通、高通、带陷或是全通模式 , 时钟
输入 ( 外接时钟信号或晶振 ) 和 5 比特编码控制可以精确
地设置中心频率 fo 及 Q 值 (0.5~64)。通过减小 fclk/fo 比值，
可使其通带截止频率达 140kHz。对 M0、M1 两个引脚编程
可使芯片工作于模式 1、2、3、4 几种方式，对应的功能如下
图 2 所示。通过该方法可以比较容易的实现电路设计的要
求，且电路实现简单。
图 ２ 工作模式
综合以上的分析，故选择方案二。
1.4 声级检测电路的比较与选择
由于人耳对于声音响度的感觉是与声强强度的对数成
比例关系，为此，便引用声压比的对数来表示声音的大小，
即声压级。其数学表示式：
020lg /Lp P P=
式中：
Lp
为声压级，单位为
dB
；
0
P
为参考声压，其值为
5
2 10 Pa
−
×
；
P
为被测声压的有效值，单位为
Pa
。
故可以通过将声音信号转换为电压信号，然后测取电
压信号的峰－峰值来作为声级的标准。电压信号的峰－峰
值测量有以下几个方案：
方案一：采用峰值检波法实现。峰值检波电路如下图 3:
图 ３ 峰值检波电路
简易数字显示声音信号采集测量仪的设计
□ 王泽军 钱之楠
（武汉大学电子信息学院 湖北·武汉 430079）
摘 要：本系统是基于声级计的工作原理和DDS原理，通过用峰值检测来测取信号的幅度，将信号的幅度
作为信号的声级，通过单片机和FPGA直接产生正弦波，后实现系统功能。
关键词：DDS 程控滤波 程控放大 峰值检测
中图分类号：C914 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2008）04-078-02
