1. Trang Chủ
  2. Kĩ thuật Viễn thông
  3. Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 7 - PGS.TS Lê Tiến Thường

Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 7 - PGS.TS Lê Tiến Thường

Chương 7 của bài giảng Xử lý số tín hiệu gồm nội dung thực hiện mạch lọc số dạng trực tiếp, dạng canonical, dạng cascade, cascade sang canonical, cài đặt phần cứng và các bộ đệm vòng, các ảnh hưởng của quá trình lượng tử hóa trong mạch lọc số. Mời các bạn tham khả! BAØI GIAÛNG NG XÖÛ LYÙ SOÁ TÍN HIEÄU Bieân soaïn: PGS.TS LEÂ TIEÁN THÖÔØNG NG Tp.HCM, 02-2005 CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.1. Daïng tröïc tieáp. 7.2. Daïng canonical. 7.3. Daïng Cascade. 7.4. Cascade sang canonical. 7.5.

Thể loại Tài liệu miễn phí Kĩ thuật Viễn thông

Số trang 54

Ngày tạo 4/8/2023 2:22:10 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.56 M

Tên tệp

Tải Bài giảng Xử lý số tín hiệu: Chương 7 - PGS.TS Lê ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. BAØI GIAÛNG NG XÖÛ LYÙ SOÁ TÍN HIEÄU Bieân soaïn: PGS.TS LEÂ TIEÁN THÖÔØNG NG Tp.HCM, 02-2005
  2. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.1. Daïng tröïc tieáp. 7.2. Daïng canonical. 7.3. Daïng Cascade. 7.4. Cascade sang canonical. 7.5. Caøi ñaët phaàn cöùng vaø caùc boä ñeäm voøng. 7.6. Caùc aûnh höôûng cuûa quaù trình löôïng töû hoùa trong maïch loïc soá.
  3. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.1. Daïng tröïc tieáp. Xeùt moät maïch loïc ñôn giaûn coù haøm truyeàn ñaït nhö sau: N ( z) b0 + b1 z −1 + b2 z −2 H ( z) = = D ( z) a0 + a1 z −1 + a 2 z − 2 (7.1.1) Ta coù phöông trình sai phaân vaøo/ra y n = −a1 y n −1 − a 2 ù y n − 2 + b0 x n + b1 x n −1 + b2 x n − 2 (7.1.2) Caùc bieåu dieãn daïng ng tröïc tieáp laø sô ñoà khoái bieåu dieãn phöông trình sai phaân naøy, y, ñöôïc minh hoïa trong hình 7.1.1. Daïng tröïc tieáp FIR cuûa chöông 4 coù ñöôïc töø moät tröôøng hôïp ñaët bieät cuûa daïng naøy khi cho caùc heä soá hồi tiếp a1 = a2 = 0.
  4. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.1. Daïng tröïc tieáp. Hình 7.1.1 Caùch thöïc hieän daïng tröïc tieáp cuûa maïch loïc IIR baäc 2. Caùch bieåu dieãn daïng tröïc tieáp coù theå ñöôïc toång quaùt hoùa cho tröôøng hôïp caùc töû vaø maãu thöùc baát kyø. N(z) b0 + b1z−1 + b2 z−2 + + bL z−L (7.1.4) H(z) = = D(z) a0 + a1z−1 + a2 z−2 + + aM z−M
  5. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.1. Daïng tröïc tieáp. Coù töû baäc N vaø maãu baäc M. Phöông trình sai phaân vaøo/ra töông öùng laø: yn =−a1yn−1 −a2yn−2 − −aMyn−M +b0xn +b1xn−1 +b2xn−2 + +bLxn−L (7.1.5) Hình 7.1.2: Caùch ch thöïc hieän daïng ng tröïc tieáp cuûa maïch ch loïc IIR baäc M
  6. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.1. Daïng tröïc tieáp. Ví duï 7.1.1: Veõ caùch thöïc hieän daïng tröïc tieáp cuûa maïch −1 −3 2 − 3z + 4 z loïc sau H ( z ) = −1 −2 −4 1 + 0.2 z − 0.3 z + 0.5 z vaø xaùc ñònh caùc phöông trình sai phaân vaø thuaät toaùn xöû lyù maãu. Giaûi: i: Phöông trình sai phaân laø: yn = −0.2yn−1 +0.3yn−2 −0.5yn−4 +2xn −3xn−1 +4xn−3 Caùc vector heä soá vaø traïng ng thaùi trong ví duï naøy:y: a = [a0 , a1 , a 2 , a3 , a 4 ] = [1,0.2 ,−0.3,0.0,0.5] b = [b0 , b1 , b2 , b3 ] = [2 ,−3,0,4] w = [w0 , w1 , w2 , w3 , w4 ], v = [v0 , v1 , v 2 , v3 ]
  7. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.1. Daïng tröïc tieáp. Hình 7.1.3
  8. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.2. Daïng Canonical Daïng bieåu dieãn canonical, hay laø daïng tröïc tieáp II, caùc heä soá recursive vaø caùc heä soá non-recursive, coù nghóa laø: yn = (b0xn +b1xn−1 +b2xn−2 ) +(−a1yn−1 −a2yn−2 ) Vieäc nhoùm laïi töông öùng vôùi vieäc chia moät boä coäng lôùn cuûa caùch bieåu dieãn daïng tröïc tieáp cuûa hình 7.1.1 thaønh 2 phaàn nhö trong hình 7.2.1. Cuõng chính laø haøm truyeàn ñaït goác ñöôïc cho trong phöông trình (7.1.1). Veà maët toaùn hoïc, c, baäc cuûa caùc heä soá cascade coù theå ñöôïc thay ñoåi sao cho 1 H ( z) = N ( z) D ( z)
  9. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.2. Daïng Canonical Hình7.2.1
  10. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.2. Daïng Canonical Hình 7.2.2 Thay ñoåi N(z) vaø 1/D(z).
  11. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.2. Daïng Canonical Hình 7.2.3: Daïng chính taéc cuûa boä loïc IIR baäc hai
  12. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.2. Daïng Canonical Hình 7.2.4: Thöïc hieän canonical cuûa maïch loïc IIR baäc M
  13. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.2. Daïng Canonical So saùnh caùc hình 7.1.2 vaø 7.2.4, ta löu yù raèng: a) Daïng tröïc tieáp ñoøi hoûi löôïng khaâu treã gaáp ñoâi. b) Caû hai ñeàu coù cuøng caùc heä soá nhaân. c) Daïng tröïc tieáp chæ coù moät boä coäng maø ñaùp öùng cuûa noù laø ñaùp öùng cuûa heä thoáng. d) Daïng canonical coù hai boä coäng, moät ôû ñaàu vaøo vaø moät ôû ñaàu ra. Trong hai daïng naøy, daïng canonical ñöôïc söû duïng roäng raõi hôn trong thöïc teá.
  14. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.2. Daïng Canonical Löu yù: ñoái vôùi caùc maïch loïc FIR coù ña thöùc maãu D(z) = 1 vaø do ñoù caùc daïng tröïc tieáp vaø canocical töông töï vôùi daïng tröïc tieáp cuûa chöông 4.
  15. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.3. Daïng Cascade Daïng ng bieåu dieãn cascade cuûa moät haøm truyeàn toång ng quaùt giaû söû haøm truyeàn laø tích caùc phaàn baäc hai nhö theá: K −1 K −1 bi 0 + bi1 z + bi 2 z −1 −2 (7.3.1) ∏ H ( z) = i =0 i ∏ 1+ a H ( z) = i =0 z −1 + ai 2 z − 2 i1 Haøm truyeàn baát kyø coù daïng (7.1.4) coù theå ñöôïc phaân tích thaønh caùc thöøa soá baäc hai vôùi caùc heä soá thöïc, neáu phöông trình (7.1.4) coù caùc heä soá thöïc. Ñeå theo doõi caùc heä soá cuûa caùc phaàn vaø caùc traïng thaùi trong, ta xeáp chuùng thaønh caùc ma traän Kx3 coù haøng thöù I laø caùc thoâng soá töông öùng cuûa phaàn thöù i. Ví duï, neáu K=4 nhö trong hình 7.3.1, ta ñònh nghóa:
  16. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.3. Daïng Cascade Hình 7.3.1 Cascade cuûa 2 khaâu baäc 2
  17. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.3. Daïng Cascade ⎡1 a01 a02 ⎤ ⎡b00 b01 b02 ⎤ ⎡w00 w01 w02 ⎤ ⎢1 a11 a12 ⎥⎥ ⎢b b11 b12 ⎥⎥ ⎢w w11 w12 ⎥⎥ A=⎢ , B = ⎢ 10 , W = ⎢ 10 ⎢1 a21 a22 ⎥ ⎢b20 b21 b22 ⎥ ⎢w20 w21 w22 ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣1 a31 a32 ⎦ ⎣b30 b31 b32 ⎦ ⎣w30 w31 w32 ⎦ Haøng ng thöù i cuûa caùc ma traän naøy laø caùc vector heä soá 3 chieàu vaø caùc traïng ng thaùi cuûa phaàn thöù i, coù nghóa laø: ai = [1,ai1 ,ai2 ] (7.3.4) bi = [bi0 ,bi1 ,bi2 ] i = 0,1,…,K −1 wi = [wi0 ,wi1 ,wi2 ] Ví duï 7.3.1: Veõ caùc caùch ch thöïc hieän daïng ng cascade vaø canonical cuûa caùc maïch ch loïc sau:
  18. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.3. Daïng Cascade ⎡ 3 − 4 z −1 + 2 z −2 ⎤ ⎡ 3 + 4 z −1 + 2 z −2 ⎤ H (z) = ⎢ −2 ⎥ ⎢ −2 ⎥ = H 0 (z)H 1 (z) ⎣ 1 − 0 .4 z + 0 .5 z ⎦ ⎣ 1 + 0 .4 z + 0 .5 z ⎦ −1 −1 9 − 4 z −2 + 4 z −4 = 1 − 0 . 84 z − 2 + 0 . 25 z − 4 Vieát phöông trình sai phaân I/O töông öùng ng vaø caùc thuaät toaùn xöû lyù maãu. Giaûi: i: Caùc ma traän traïngng thaùi vaø heä soá trong haøm cas trong tröôøng ng hôïp naøy laø: ⎡1 − 0.4 0.5⎤ ⎡3 − 4 2⎤ ⎡w00 w01 w02⎤ A=⎢ ⎥, B=⎢ ⎥, W=⎢ ⎥ ⎣1 0.4 0.5⎦ ⎣3 4 2⎦ w w w ⎣ 10 11 12 ⎦ Trong tröôøng ng hôïp canonical, t coù caùc vector heä soá cho töû thöùc vaø maãu thöùc laø:
  19. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.3. Daïng Cascade b = [9,0,−4,0,4], a = [1.00,0.00,0.84,0.00,0.25] Phöông trình sai phaân taïi caùc boä coäng ñaàu vaøo vaø ñaàu ra cuûa hình 7.3.3: w ( n ) = x ( n ) − 0 .84 w ( n − 2 ) − 0 .25 w ( n − 4 ) y (n ) = 9 w (n ) − 4 w (n − 2 ) + 4(n − 4 ) Toång soá traïng thaùi trong trong caùc caùch thöïc hieän daïng tröïc tieáp vaø canonical laø gioáng nhau, ñeàu baèng 4.
  20. CHUÔNG 7: THÖÏC HIEÄN MAÏCH CH LOÏC SOÁ 7.3. Daïng Cascade Hình 7.3.3 Caùch ch thöïc hieän daïng ng canonical cuûa ví duï 7.3.1.
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học