dsp課程設(shè)計(jì)--iir數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-01-03 12:46 本頁(yè)面
【正文】 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，其中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，即 ()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)：，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：：反映相頻曲線的線性程度相時(shí)延：：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＝＝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?、硬件技術(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（C2000）軟件和硬件SEEDDTK2812實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行仿真的，下面就CCS2（C2000）和SEEDDTK2812實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。CCS的全稱是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)處理器（DSP）和微處理器（MCU），CCS便是供用戶開(kāi)發(fā)和調(diào)試DSP和MCU程序的集成開(kāi)發(fā)軟件。Code Composer Studio? IDE 提供強(qiáng)健、成熟的核心功能與簡(jiǎn)便易用的配置和圖形可視化工具，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更快。CCS 提供了配置、建立、調(diào)試、跟蹤和分析程序的工具，它便于實(shí)時(shí)、嵌入式信號(hào)處理程序的編制和測(cè)試，它能夠加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程，提高工作效率。CCS 提供了基本的代碼生成工具，它們具有一系列的調(diào)試、分析能力。CCS 。 CCS開(kāi)發(fā)周期的所有階段圖SEEDDTK（DSP Teaching Kit）是一套可以滿足大學(xué)本科、研究生和教師科研工作的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)備。SEEDDTK 是我公司在總結(jié)以往產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，以獨(dú)特的多DSP 結(jié)構(gòu)、強(qiáng)大的DSP 主板功能、豐富的外圍實(shí)驗(yàn)電路、精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)程序、精湛的產(chǎn)品工藝形成的高性能產(chǎn)品。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法及原理(1) IIR 濾波器直接型結(jié)構(gòu)數(shù)字濾波器的輸入x[k]和輸出y[k]之間的關(guān)系可以用如下常系數(shù) 線性差分方程及其z 變換描述。 ()系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)為 ()設(shè)N=M，則傳輸函數(shù)變?yōu)? ()它具有N 個(gè)零點(diǎn)和N 個(gè)極點(diǎn)，如果任何一個(gè)極點(diǎn)在Z 平面單位圓外，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。如果系數(shù)bj 全部為0，濾波器成為非遞歸的FIR 濾波器，這時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有極點(diǎn)，因此FIR 濾波器總是穩(wěn)定的。對(duì)于IIR 濾波器，有系數(shù)量化敏感的缺點(diǎn)。由于系
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