dsp課程設(shè)計(jì)--濾波器(已修改)
2025-01-30 12:46 本頁(yè)面
【正文】 邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）目 錄摘 要 I前言 11 方案設(shè)計(jì)與論證 2 設(shè)計(jì)方案概論 2 設(shè)計(jì)方案詳論 2 設(shè)計(jì)工具CCS及SEEDDTK2812 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 32 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法及原理 4 程序設(shè)計(jì)流程圖 6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 74 總結(jié) 9參考文獻(xiàn) 11致謝 12附錄 1316前言本文介紹了濾波器的濾波原理以及模擬濾波器、數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)介紹了IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。即脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法。在此基礎(chǔ)上，用DSP虛擬實(shí)現(xiàn)任意階IIR濾波器。此設(shè)計(jì)擴(kuò)展性好，便于調(diào)節(jié)濾波器的性能，可以根據(jù)不同的要求在DSP上加以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號(hào)處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式。數(shù)字信號(hào)處理是圍繞著數(shù)字信號(hào)處理的理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等幾個(gè)方面發(fā)展起來(lái)的。數(shù)字信號(hào)處理在理論上的發(fā)展推動(dòng)了數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用的發(fā)展。反過(guò)來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用又促進(jìn)了數(shù)字信號(hào)處理理論的提高。而數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)則是理論和應(yīng)用之間的橋梁。數(shù)字信號(hào)處理是以眾多學(xué)科為理論基礎(chǔ)的，它所涉及的范圍極其廣泛。例如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，微積分、概率統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程、數(shù)值分析等都是數(shù)字信號(hào)處理的基本工具，與網(wǎng)絡(luò)理論、信號(hào)與系統(tǒng)、控制論、通信理論、故障診斷等也密切相關(guān)。近來(lái)新興的一些學(xué)科，如人工智能、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，都與數(shù)字信號(hào)處理密不可分?？梢哉f(shuō)，數(shù)字信號(hào)處理是把許多經(jīng)典的理論體系作為自己的理論基礎(chǔ)，同時(shí)又使自己成為一系列新興學(xué)科的理論基礎(chǔ)。數(shù)字濾波器根據(jù)其沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性，可分為兩種，即無(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。IIR 數(shù)字濾波器的特征是，具有無(wú)限持續(xù)時(shí)間沖激響應(yīng)，需要用遞歸模型DSP 芯片是一種特別適合數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，主要用來(lái)實(shí)時(shí)、快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。數(shù)字信號(hào)處理由于具有精度高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于圖像處理、數(shù)字通信、雷達(dá)等領(lǐng)域。數(shù)字濾波技術(shù)在數(shù)字信號(hào)處理中占有極其重要的地位，數(shù)字濾波器根據(jù)其單位脈沖響應(yīng)可分為IIR（無(wú)限長(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。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。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，F(xiàn)IR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，F(xiàn)IR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
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