1 系统的工作原理

本音频信号分析系统由阻抗变换电路、程控放大电路A、B、C、D，模拟通道、带通滤波器、真有效值检波电路，频率测量电路、A/D、DSP及FPGA组成，总体框图如图1所示。系统在工作时，输入信号先经过阻抗变换电路，由4条程控放大支路对信号进行不同倍数的放大，DSP通过模拟通道选择合适的放大信号，送入20Hz~10KHz的带通滤波器滤波，再由真有效值检波电路，频率测量电路分别测出信号有效值，频率；同时控制A/D对信号采样，采样数据存入EP2C35F672C8的片上RAM中，由TMS320F2812读取采集的数据，首先算出信号频谱，再根据信号功率的定义算出功率谱，以及周期性，失真度等参数，最后将信号的频谱等参数在LCD上显示。

2 系统主要硬件的设计

2.1 程控放大电路设计及计算

程控放大电路将不同幅度的输入信号进行处理，使之成为适合A/D采样的信号。后级A/D采用TI公司的PCM3010，其最大输入电压为3Vp-p；实际测量中， P C M 3 0 1 0 在输入信号峰峰值在25mV~2.5V的范围内效果最好，综上，我们将程控放大电路分为4条放大支路，其具体的信号输入幅度与增益的关系如表1所示。

2.2 模数转换电路（A/D）.

模数转换器采用TI公司的立体声音频编码解码芯片PCM3010，它的输入电压范围为3Vp-p，内部有一个最高采样率为96kHz的24-Bit A/D，且片上集成了一个截止频率为0.84Hz的高通滤波器（fs=44.1kHz）。我们使用其中一个声道对信号采样，经测试，PCM3010在25mV~2.5V内采样效果最好，精度很高。