dsp課程設計--iir數(shù)字濾波器的設計-文庫吧
2025-05-14 15:58 本頁面
【正文】 長沖激響應濾波器）和 FIR（有限長沖激響應濾波器）兩類。 IIR 濾波器可以用較少的階數(shù)獲得很高的選擇特性，但在有限精度的運算中，可能出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，而且相位特性不好控制。 數(shù)字濾波器本質上是一個完成特定運算的數(shù)字計算過程，也可以理解為是一臺計算機。 最多 64 個增加到現(xiàn)在的 200 個以上，引腳數(shù)量的增加，意味著結構靈活性的增加。此外， DSP 芯片的發(fā)展，是 DSP 系統(tǒng)的成本、體積、重量和功耗都有很大程度 的下降。 邵陽學院課程設計（論文） 2 1 方案設計與論證 設計方案概論 IIR 濾波器的選擇 :在 APF 中，濾波器的設計應滿足：截止頻率低，過渡帶快，通帶內(nèi)增益接近 阻帶內(nèi)增益接近 0，在滿足精度要求的前提下階數(shù)盡量低，以使濾波器的運算速度快。濾波器有模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種。這里選用數(shù)字濾波器，因為它相對于模擬濾波器更容易進行濾波代數(shù)運算，而且數(shù)字濾波器的優(yōu)點是沒有模擬濾波器那樣的隨時間、溫度、電壓漂移，還有數(shù)字濾波器還能實現(xiàn)近似理想的響應和線性相位，所以能更好地達到諧波檢測的實時性和準確性的要求 ,數(shù)字濾波器有無限沖激響應 （ IIR）系統(tǒng)和有限沖激響應 （ FIR） 系統(tǒng)兩種。 IIR 系統(tǒng)的優(yōu)點是實現(xiàn)的階數(shù)低，對于實現(xiàn)相同要求的數(shù)字濾波器， FIR 濾波器的階數(shù)要比 IIR 濾波器的階數(shù)高 5~10 倍， IIR 濾波器的設計相對簡單，可以由對應的模擬濾波器轉換而來。 FIR 系統(tǒng)的優(yōu)點是采用遞歸結構，可以得到嚴格的線性相位，運算的誤差也較小， FIR 的設計比 IIR 要靈活。結合 IIR 濾波器和 FIR 濾波器的優(yōu)缺點，由于在 APF 諧波檢測中的低通數(shù)字濾波器是用于通過直流，濾掉交流，對相位的要求不高，而且希望運算盡量小，因此選用 IIR 濾波器。 設計方案詳論 濾波器可廣義的理解為一個信號選擇系統(tǒng)，它讓某些信號成分通過又阻止或衰減另一些成分。在更多的情況下，濾波器可理解為選頻系統(tǒng)，如低通、高通、帶通、帶阻。 濾波器可分為三種：模擬濾波器、采樣濾波器和數(shù)字濾波器。模擬濾波器可以是由RLC 構成的無源濾波器，也可以是加上運放的有源濾波器，是連續(xù)時間系統(tǒng)；采樣濾波器由電阻、電容、電荷轉移器件、運放等組成，屬于離散時間系統(tǒng)，幅度連續(xù)；數(shù)字濾波器由加法器、乘法器、存儲延遲單元、時鐘脈沖發(fā)生器和邏輯單元等數(shù)字電路構成，精度高，穩(wěn)定性好，不存在阻抗匹配問題，可以時分復用。 設計 濾波器，就是要確定其傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù) H(z)已知后，則可以確定系統(tǒng)的頻率響應為 )()(|)()( wjjwezjw eeHzHeH jw ?? ??，其中 )()( weH jw ?和 分別是幅頻特性和相位特性。 對于無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)，有 ?jwjw keeH ??)( ， 即 () ??????????wwkeH jw)()(邵陽學院課程設計（論文） 3 幅頻特性為常數(shù)，信號通過系統(tǒng)后各頻率分量的相對大小保持不變，沒有幅度失真。相位特性為線性，使對應的時域方程的時延量為常數(shù)： )()( ??? nkxny ，即系統(tǒng)對各頻率分量的延遲時間相同，保證了各頻率分量的相對位置不變，沒有相位失真。 數(shù)字通信對相位的要求比模擬通信高許多，線性相位很重要。數(shù)字系統(tǒng)描述時延的函數(shù)有兩個： 群時延： dwwd /)(?? ：反映相頻曲線的線性程度 相時延： ww /)(?? ： 反映各頻率分量在時域的相對延時。 所以無相位失真的傳輸條件是要具有恒群時延和恒相時延，即 dwwd /)(?? ＝ww /)(?? ＝常數(shù) ? 。 數(shù)字濾波器的設計是確定其系統(tǒng)函數(shù)并實現(xiàn)的過程，一般要經(jīng)如下步驟： 根據(jù)任務，確定性能指標。 用因果穩(wěn)定的線性移不變離散系統(tǒng)函數(shù)去逼近。 用有限精度算法實現(xiàn)這個系統(tǒng)函數(shù)。 利用適當?shù)能洝⒂布夹g實現(xiàn)。 我們在這里主要討論數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)的逼近過程，包括無限長沖激響應 （ IIR）數(shù)字濾波器 和有限長沖激響應（ FIR）數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)的逼近。 IIR數(shù)字濾波器是一種離散時間系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為 （ ） 假設 M≤ N，當 M＞ N時 ,系統(tǒng)函數(shù)可以看作一個 IIR的子系統(tǒng)和一個 (MN)的 FIR子系統(tǒng)的級聯(lián)。 IIR數(shù)字濾波器的設計實際上是求解濾波器的系數(shù) 和 ，它是數(shù)學上的一種逼近問題，即在規(guī)定意義上（通常采用最小均方誤差準則）去逼近系統(tǒng)的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模擬濾波器；如果在 z平面上去逼近，就得到數(shù)字濾波器。其中有 脈沖相應不變法和雙線性變換法 兩種設計方法 設計工具 CCS 及 SEEDDTK2812 實驗系統(tǒng) 簡介 本設計聯(lián)合的 CCS2（ C2021）軟件和硬 件 SEEDDTK2812 實驗箱進行仿真的，下面就 CCS2（ C2021）和 SEEDDTK2812 實驗箱進行簡單的介紹。 CCS 的全稱是 Code Composer Studio， 它是美國德州儀器公司 （ Texas Instrument,TI）出品的代碼開發(fā)和調(diào)試套件 。 TI 公司的產(chǎn)品線中有一大塊業(yè) 務 是數(shù)字信號處
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