Algorytm projektowania dolnoprzepustowych cyfrowych filtrów Buttlewortha i Czebyszewa

Podobne dokumenty
PODSTAWY AUTOMATYKI 1 ĆWICZENIA

Równoważniki dyskretne dla transmitancji układów ciągłych

FILTRY ZE SKOŃCZONĄ ODPOWIEDZIĄ IMPULSOWĄ

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE UKŁADÓW DYNAMICZNYCH

Transmitancja widmowa bieguna

Własności dynamiczne układów dyskretnych

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

PODSTAWY AUTOMATYKI 2 ĆWICZENIA

W takim modelu prawdopodobieństwo konfiguracji OR wynosi. 0, 21 lub , 79. 6

Modelowanie i obliczenia techniczne. Model matematyczny w postaci transmitancji

FILTRY Z NIESKOŃCZONĄ ODPOWIEDZIĄ IMPULSOWĄ. IIR od ang. Infinite Impulse Response. Spis treści

FILTRY Z NIESKOŃCZONĄ ODPOWIEDZIĄ IMPULSOWĄ. IIR od ang. Infinite Impulse Response. Spis treści

Filtry aktywne czasu ciągłego i dyskretnego

Przykład 3.7. Naprężenia styczne przy zginaniu belki cienkościennej.

3. Zapas stabilności układów regulacji 3.1. Wprowadzenie

Wymiana ciepła przez żebra

PODSTAWY AUTOMATYKI ĆWICZENIA

Stabilność liniowych układów dyskretnych

Filtry aktywne czasu ciągłego i dyskretnego

Statyczne charakterystyki czujników

PODSTAWY AUTOMATYKI 1 ĆWICZENIA

Przetwarzanie sygnałów dyskretnych

1 Przekształcenie Laplace a

PODSTAWY AUTOMATYKI 9. Wskaźniki jakości regulacji

3. Zapas stabilności układów regulacji 3.1. Wprowadzenie

1. Funkcje zespolone zmiennej rzeczywistej. 2. Funkcje zespolone zmiennej zespolonej

Filtry aktywne czasu ciągłego i dyskretnego

WPŁYW TEMPERATURY NA KONSOLIDACJĘ OŚRODKA POROWATEGO NASYCONEGO CIECZĄ. 1. Wstęp. 2. Równania termokonsolidacji. Jan Gaszyński*

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

Filtry aktywne czasu ciągłego i dyskretnego

Wzmacniacz rezonansowy

Filtry aktywne czasu ciągłego i dyskretnego

PROGNOZA OSIADANIA BUDYNKU W ZWIĄZKU ZE ZMIANĄ SPOSOBU POSADOWIENIA THE PROGNOSIS OF BUILDING SETTLEMENT DUE TO CHANGES OF FOUNDATION

Naprężenia styczne i kąty obrotu

Analiza właściwości filtra selektywnego

FILTRY ZE SKOŃCZONĄ ODPOWIEDZIĄ IMPULSOWĄ

ORGANIZACJA I ZARZĄDZANIE

Zastosowanie techniki LQR do sterowania serwomechanizmów elektrohydraulicznych

Zadanie 1. Podaj model matematyczny układu jak na rysunku: a) w postaci transmitancji, b) w postaci równań stanu (równań różniczkowych).

Przetwarzanie sygnałów

W(s)= s 3 +7s 2 +10s+K

Transformator Φ M. uzwojenia; siła elektromotoryczna indukowana w i-tym zwoju: dφ. = z1, z2 liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego.

8. Realizacja projektowanie i pomiary filtrów IIR

= oraz = ; Przykładowe zadania EGZAMINACYJNE z przedmiotu PODSTAWY AUTOMATYKI. Transmitancja operatorowa

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

ĆWICZENIE 6 Transmitancje operatorowe, charakterystyki częstotliwościowe układów aktywnych pierwszego, drugiego i wyższych rzędów

Skręcanie prętów naprężenia styczne, kąty obrotu 4

Programy CAD w praktyce inŝynierskiej

ZADANIA Z FUNKCJI ANALITYCZNYCH LICZBY ZESPOLONE

Przedmowa 5. Rozdział 1 Przekształcenie Laplace a 7

DWUCZĘŚCIOWE ŁOŻYSKO POROWATE

2. Wyznaczyć K(s)=? 3. Parametry układu przedstawionego na rysunku są następujące: Obiekt opisany równaniem: y = x(

Obliczanie naprężeń stycznych wywołanych momentem skręcającym w przekroju cienkościennym zamkniętym i otwartym 8

Funkcje zespolone. 2 Elementarne funkcje zespolone zmiennej zespolonej

Regulamin rozliczania kosztów centralnego ogrzewania i centralnej wody użytkowej w zasobach lokalowych wyposażonych w indywidualne

x(n) x(n-1) x(n-2) D x(n-n+1) h N-1

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

Optymalizacja (w matematyce) termin optymalizacja odnosi się do problemu znalezienia ekstremum (minimum lub maksimum) zadanej funkcji celu.

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Zastosowanie funkcji inżynierskich w arkuszach kalkulacyjnych zadania z rozwiązaniami

Podstawowe układy pracy tranzystora bipolarnego

Z-TRANSFORMACJA Spis treści

A-4. Filtry aktywne RC

Wykonawcy: Data Wydział Elektryczny Studia dzienne Nr grupy:

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

MATEMATYKA Przed próbną maturą. Sprawdzian 3. (poziom podstawowy) Rozwiązania zadań

Zginanie Proste Równomierne Belki

Filtry elektroniczne sygnałów ciągłych - cz.1

A = {dostęp do konta} = {{właściwe hasło,h 2, h 3 }} = 0, (10 4 )! 2!(10 4 3)! 3!(104 3)!

INSTYTUT ENERGOELEKTRYKI POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ Raport serii SPRAWOZDANIA Nr LABORATORIUM TEORII I TEHCNIKI STEROWANIA INSTRUKCJA LABORATORYJNA

Katedra Geotechniki i Budownictwa Drogowego. WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH Uniwersytet Warmińsko-Mazurski

UKŁADY TENSOMETRII REZYSTANCYJNEJ

Badanie transformatora jednofazowego

Obliczanie naprężeń stycznych wywołanych momentem skręcającym w przekrojach: kołowym, pierścieniowym, prostokątnym 7

Sprawdzanie transformatora jednofazowego

Politechnika Wrocławska Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Przetwarzanie sygnałów laboratorium ETD5067L

pionowe od kół suwnic, zgodnie z warunków równowagi statecznej (rys. 6.4) dla



Przykład: Projektowanie poŝarowe nieosłoniętego słupa stalowego według standardowej krzywej temperatura-czas

TEMAT: Próba statyczna rozciągania metali. Obowiązująca norma: PN-EN :2002(U) Zalecana norma: PN-91/H lub PN-EN AC1

Fizyka 3.3 III. DIODA ZENERA. 1. Zasada pomiaru.

PROWIZJA I AKORD1 1 2

W siła działająca na bryłę zredukowana do środka masy ( = 0

POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ GÓRNICTWA I GEOLOGII

PROTOKÓŁ POMIAROWY - SPRAWOZDANIE

Ćwiczenie 3: Filtracja analogowa

PRZEKSZTAŁCENIA W PRZESTRZENI 3D czyli matematyczny zawrót głowy. Część2 :Rodzaje układów współrzędnych. Obroty i Skalowanie

MES W ANALIZIE SPRĘŻYSTEJ UKŁADÓW PRĘTOWYCH

PRZEKŁADNIE ZĘBATE CZOŁOWE ŚRUBOWE. WALCOWE (równoległe) STOŻKOWE (kątowe) ŚLIMAKOWE HIPERBOIDALNE. o zebach prostych. walcowe. o zębach.

Transmitancja operatorowa członu automatyki (jakiego??) jest dana wzorem:

Wielokąty na płaszczyźnie obliczenia z zastosowaniem trygonometrii. Trójkąty. Trójkąt dowolny. Wielokąty trygonometria 1.

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Laboratorium nr 4: Porównanie filtrów FIR i IIR. skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR) zawsze stabilne, mogą mieć liniową charakterystykę fazową

>> ω z, (4.122) Przybliżona teoria żyroskopu

13. ANALIZA CZĘSTOTLIWOŚCIOWA UKŁADÓW SLS

Wydział Elektryczny. Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej. Instrukcja do pracowni specjalistycznej

Przetwarzanie sygnałów z czasem ciągłym

Rozdział I Podstawy prawne...2

TEORIA STEROWANIA I, w 5. dr inż. Adam Woźniak ZTMiR MEiL PW

Transkrypt:

Zadanie: Algorytm projektowania dolnopreputowych cyfrowych filtrów Buttlewortha i Cebyewa Zaprojektować cyfrowe filtry Buttlewortha i Cebyewa o natępujących parametrach: A p = 1,0 db makymalne tłumienie w paśmie cętotliwości (0 f p ), A r = 8,0 db minimalne tłumienie w paśmie aporowym, f p = 500 H erokość pama cętotliwości w którym tłumienie jet mnieje niż A p, f r = 9900 H pamo aporowe, f d = 48000 H cętotliwość próbkowania. Filtr cyfrowy otanie aprojektowany na podtawie filtru analogowego o odpowiadających mu parametrach. Dlatego należy prelicyć cętotliwości cyfrowe prediału 0 f d / na cętotliwości analogowe prediału 0 +. W tym celu touje ię natępujące prektałcenie a = fd tg f fd π ω, (1) w którym ω a onaca pulację analogową odpowiadającą cętotliwości cyfrowej f. Podtawiając do woru (1) dane otrymuje ię pulacje ω pa i ω ra : 1. Filtr Buttlewortha π f p π 500 rad ω pa = fd tg = 48000 tg = 15850 f, d 48000 π f rad f tg r π 9900 ω ra = d = 48000 tg = 7670 f. d 48000 W celu oblicenia rędu filtra Buttlewortha należy wynacyć jego wpółcynnik dykryminacji d ora elektywność k. d = 0,1 Ap 10 0,1 Ar 10 () ω pa k = ωra () Po podtawieniu danych do worów () i () otrymuje ię: d = 0,0076 i k = 0,18104. Rąd filtra Buttlewortha N oblica ię e woru logd N logk. (4) Po podtawieniu wartości licbowych N,56, cyli N =.

Tranmitancja operatorowa prototypowego dolnopreputowego filtra o pulacji granicnej równej 1 rad/ jet dana ogólnym worem H p pk N () = ( ) k = 1, (5) N ( pk ) k = 1 w którym p k jet k tym pierwiatkiem mianownika tranmitancji. W prypadku filtra Buttlewortha pierwiatki te położone ą na okręgu o promieniu równym 1 na płacyźnie miennej epolonej i można je oblicyć e woru N pry cym k = 1,,, N. j φ k =, (6) p k e N + k k = π N φ, (7) W prypadku, gdy N = pierwiatki pryjmują natępujące wartości: j π 1 p1 = e = + j j π, p = e =, 4 j π 1 p = e = j, więc po podtawieniu do woru (5) tranmitancja prototypowego filtra Buttlewortha jet równa 1 + + + 1 H pb () =. (8) Aby wynacyć otatecną tranmitancję operatorową filtru Buttlewortha należy oblicyć jego pulację granicną ω pa (pry tłumieniu db) ω pa ω = (9) ga 10 0,1 A p 1 1 N ω ω ra ga = (10) 1 0,1 Ar ( 10 ) N W obu prypadkach po podtawieniu wartości licbowych otrymuje ię ω ga = 1985 rad/. Otatecną tranmitancję operatorową filtru analogowego otrymuje ię, atępując we wore (8) mienną epoloną mienną /ω ga. Po takim podtawieniu tranmitancja analogowego filtra Buttlewortha jet opiana a pomocą woru H B ga () =. (11) ω + ωga + ωga + ωga Charakterytyki amplitudową i faową filtru pokaano na ry. 1

Ry. 1. Charakterytyki amplitudowa i faowa aprojektowanego filtru Buttlewortha. Filtr Cebyewa pierwego rodaju Podobnie jak w prypadku filtru Buttlewortha, pierwym etapem projektowania jet prelicenie kali cętotliwości cyfrowych na kalę cętotliwości analogowych a pomocą woru (1). Wartość tłumienia A p jet miarą afalowań ε charakterytyki amplitudowej filtru w paśmie prenoenia wyrażoną w decybelach, a więc 10 0, 1 Ap ε =. (1) Selektywność k i dykryminację d filtra Cebyewa oblica ię a pomocą worów () i () aś jego rąd N a pomocą woru 1 1 ln + + 1 d d N. (1) 1 1 ln + + 1 k k Po podtawieniu wartości licbowych do woru (1) otrymuje ię N =,061, cyli N =. Tranmitancja operatorowa prototypowego filtra Cebyewa jet opiana a pomocą woru (5), ale na płacyźnie miennej epolonej pierwiatki p k jej mianownika ą położone na obwodie elipy o półoi poiomej a ora pionowej b, pry cym: a b = inh( D), (14) = coh( D), (15)

inh D = N ( ε ). (16) Po podtawieniu wartości licbowych otrymuje ię : D = 0,476, a = 0,494, b =1,1154. Pierwiatki mianownika tranmitancji oblica ię e woru pk = a coφk + j b inφk. (17) Otrymuje ię: p 1 = - 0.471-0.9660j, p = - 0.494, p = - 0.471 + 0.9660j. Po podtawieniu do woru (5) tranmitancja operatorowa prototypowego filtra Cebyewa pryjmuje potać: H pc () =. (18) + 0,988 0,491 + 1,84 + 0,491 Charakterytyki amplitudową i faową filtra pokaano na ry.. Ry.. Charakterytyki amplitudowa i faowa prototypowego filtru Cebyewa 1 typu Podca projektowania filtra Cebyewa 1 rodaju nie uwględnia ię pulacji granicnej pry tłumieniu db. Filtr prelica ię na pulację ω pa, a więc we wore (18) mienną epoloną atępuje ię mienną /ω pa. Otatecnie tranmitancja operatorowa analogowego filtra Cebyewa pryjmuje potać H pc pa () =, (19) + 0,988 ω pa 0,491 ω + 1,84 ω pa + 0,491 ω pa

a jego charakterytyki cętotliwościowe pokaano na ry.. Ry.. Charakterytyki amplitudowa i faowa analogowego filtru Cebyewa 1 typu. _Projektowanie dolnopreputowych filtrów cyfrowych. Tranmitancję dykretną filtra cyfrowego oblica ię, toując tranformację bilingową, cyli podtawiając w tranmitancji operatorowej filtra analogowego = fd. (0) + 1 Po uporądkowaniu wpółcynników i podieleniu licnika i mianownika tranmitancji pre otrymuje ię tranmitancje dykretne cyfrowych filtrów Buttlewortha i Cebyewa. 1+ H B ( ) = (1) 170,5047 7,991 1 + + + + 85,7684 74,9741 H C ( ) = () 54,405 41,5 + + + 170,75 Ich charakterytyki cętotliwościowe pokaano na ryunkach 4 i 5. 9,7405

Ry. 4. Charakterytyki amplitudowa i faowa cyfrowego dolnopreputowego filtru Buttlewortha Ry. 5. Charakterytyki amplitudowa i faowa cyfrowego dolnopreputowego filtru Cebyewa

4. Projekt filtru środkowopreputowego Zadanie: Na podtawie aprojektowanych poprednio filtrów oblicyć tranmitancje środkowopreputowych filtrów Buttlewortha i Cebyewa, których pamo prenoenia jet awarte w prediale cętotliwości: f 1 = kh i f = 6 kh. Oblicenie tranmitancji dykretnej filtra środkowopreputowego polega na podtawieniu w tranmitancji filtra dolnopreputowego w miejce miennej epolonej -1 wyrażenia δ δ γ + + 1 δ δ + 1, () δ γ δ 1 + δ + 1 δ + 1 w którym: f0 tg π fd δ =, (4) f f tg 1 π fd f 1 + f co π fd γ =. (5) f f 1 in π fd Po podtawieniu wartości licbowych otrymuje ię: δ = 4,754 i γ = 0,8. Z podtawienia () wynika, że rąd filtra środkowopreputowego jet dwukrotnie więky, niż prototypowego filtru dolnopreputowego. Po atoowaniu podtawienia () i uporądkowaniu wpółcynników otrymuje ię tranmitancje dykretne poukiwanych filtrów pamowych Buttlewortha i Cebyewa: 0,0498 0,1719 + 0,1719 0,0498 H pb ( ) = (6) 4 5 6 556 66 + 5901 79 + 5567 91 + 466 H pc ( ) = 4 5 6 110 080 0,0498 0,1719 + 06 9590 4 + 0,1719 4 + 679 0,0498 9914 Charakterytyki cętotliwościowe obu filtrów predtawiono na ry. 6 i 7. + 1969 (7)

Ry. 6. Charakterytyki środkowopreputowego filtru Buttlewortha Ry. 7. Charakterytyki środkowopreputowego filtru Cebyewa