dsp課程設(shè)計(jì)--iir數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-05-14 15:58 本頁(yè)面
【正文】 長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器）和 FIR（有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)濾波器）兩類(lèi)。 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(yùn)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(zhì)上是一個(gè)完成特定運(yùn)算的數(shù)字計(jì)算過(guò)程，也可以理解為是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 最多 64 個(gè)增加到現(xiàn)在的 200 個(gè)以上，引腳數(shù)量的增加，意味著結(jié)構(gòu)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(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 2 1 方案設(shè)計(jì)與論證 設(shè)計(jì)方案概論 IIR 濾波器的選擇 :在 APF 中，濾波器的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足：截止頻率低，過(guò)渡帶快，通帶內(nèi)增益接近 阻帶內(nèi)增益接近 0，在滿(mǎn)足精度要求的前提下階數(shù)盡量低，以使濾波器的運(yùn)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?yàn)樗鄬?duì)于模擬濾波器更容易進(jìn)行濾波代數(shù)運(yùn)算，而且數(shù)字濾波器的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有模擬濾波器那樣的隨時(shí)間、溫度、電壓漂移，還有數(shù)字濾波器還能實(shí)現(xiàn)近似理想的響應(yīng)和線性相位，所以能更好地達(dá)到諧波檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求 ,數(shù)字濾波器有無(wú)限沖激響應(yīng) （ IIR）系統(tǒng)和有限沖激響應(yīng) （ FIR） 系統(tǒng)兩種。 IIR 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)的階數(shù)低，對(duì)于實(shí)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(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以由對(duì)應(yīng)的模擬濾波器轉(zhuǎn)換而來(lái)。 FIR 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是采用遞歸結(jié)構(gòu)，可以得到嚴(yán)格的線性相位，運(yùn)算的誤差也較小， FIR 的設(shè)計(jì)比 IIR 要靈活。結(jié)合 IIR 濾波器和 FIR 濾波器的優(yōu)缺點(diǎn)，由于在 APF 諧波檢測(cè)中的低通數(shù)字濾波器是用于通過(guò)直流，濾掉交流，對(duì)相位的要求不高，而且希望運(yùn)算盡量小，因此選用 IIR 濾波器。 設(shè)計(jì)方案詳論 濾波器可廣義的理解為一個(gè)信號(hào)選擇系統(tǒng)，它讓某些信號(hào)成分通過(guò)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(gòu)成的無(wú)源濾波器，也可以是加上運(yùn)放的有源濾波器，是連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)；采樣濾波器由電阻、電容、電荷轉(zhuǎn)移器件、運(yùn)放等組成，屬于離散時(shí)間系統(tǒng)，幅度連續(xù)；數(shù)字濾波器由加法器、乘法器、存儲(chǔ)延遲單元、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器和邏輯單元等數(shù)字電路構(gòu)成，精度高，穩(wěn)定性好，不存在阻抗匹配問(wèn)題，可以時(shí)分復(fù)用。 設(shè)計(jì) 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(yīng)為 )()(|)()( wjjwezjw eeHzHeH jw ?? ??，其中 )()( weH jw ?和 分別是幅頻特性和相位特性。 對(duì)于無(wú)失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)，有 ?jwjw keeH ??)( ， 即 () ??????????wwkeH jw)()(邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 3 幅頻特性為常數(shù)，信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)后各頻率分量的相對(duì)大小保持不變，沒(méi)有幅度失真。相位特性為線性，使對(duì)應(yīng)的時(shí)域方程的時(shí)延量為常數(shù)： )()( ??? nkxny ，即系統(tǒng)對(duì)各頻率分量的延遲時(shí)間相同，保證了各頻率分量的相對(duì)位置不變，沒(méi)有相位失真。 數(shù)字通信對(duì)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(shí)延的函數(shù)有兩個(gè)： 群時(shí)延： dwwd /)(?? ：反映相頻曲線的線性程度 相時(shí)延： ww /)(?? ： 反映各頻率分量在時(shí)域的相對(duì)延時(shí)。 所以無(wú)相位失真的傳輸條件是要具有恒群時(shí)延和恒相時(shí)延，即 dwwd /)(?? ＝ww /)(?? ＝常數(shù) ? 。 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)是確定其系統(tǒng)函數(shù)并實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，一般要經(jīng)如下步驟： 根據(jù)任務(wù)，確定性能指標(biāo)。 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(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)函數(shù)。 利用適當(dāng)?shù)能洝⒂布夹g(shù)實(shí)現(xiàn)。 我們?cè)谶@里主要討論數(shù)字濾波器系統(tǒng)函數(shù)的逼近過(guò)程，包括無(wú)限長(zhǎng)沖激響應(yīng) （ IIR）數(shù)字濾波器 和有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)（ 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(shí)間系統(tǒng)，其系統(tǒng)函數(shù)為 （ ） 假設(shè) M≤ N，當(dāng) M＞ N時(shí) ,系統(tǒng)函數(shù)可以看作一個(gè) IIR的子系統(tǒng)和一個(gè) (MN)的 FIR子系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)。 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)際上是求解濾波器的系數(shù) 和 ，它是數(shù)學(xué)上的一種逼近問(wèn)題，即在規(guī)定意義上（通常采用最小均方誤差準(zhǔn)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(yīng)不變法和雙線性變換法 兩種設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)工具 CCS 及 SEEDDTK2812 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)聯(lián)合的 CCS2（ C2021）軟件和硬 件 SEEDDTK2812 實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行仿真的，下面就 CCS2（ C2021）和 SEEDDTK2812 實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 CCS 的全稱(chēng)是 Code Composer Studio， 它是美國(guó)德州儀器公司 （ Texas Instrument,TI）出品的代碼開(kāi)發(fā)和調(diào)試套件 。 TI 公司的產(chǎn)品線中有一大塊業(yè) 務(wù) 是數(shù)字信號(hào)處
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