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,

/?/ „ If 5 -da———— V- z, 7 Vx v’ R2 io

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].