Bài giảng Xử lý tín hiệu số và ứng dụng - Chương 3: Lọc số

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:184

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Xử lý tín hiệu số và ứng dụng - Chương 3: Lọc số. Chương này cung cấp cho học viên những nội dung về: giới thiệu; thông số của một bộ lọc; bộ lọc có đáp ứng xung hữu hạn (FIR); bộ lọc có đáp ứng xung vô hạn (IIR);... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Xử lý tín hiệu số và ứng dụng - Chương 3: Lọc số

Nguyễn Công Phương Xử lý tín hiệu số và ứng dụng Lọc số
Nội dung I. Khái niệm chung II. Tín hiệu và hệ thống rời rạc III. Lọc số IV. Vi xử lý tín hiệu số V. Một số ví dụ ứng dụng sites.google.com/site/ncpdhbkhn 2
Lọc số 1. Giới thiệu 2. Thông số của một bộ lọc 3. Bộ lọc có đáp ứng xung hữu hạn (FIR) 4. Bộ lọc có đáp ứng xung vô hạn (IIR) sites.google.com/site/ncpdhbkhn 3
Giới thiệu (1) http://reactivex.io/documentation/operators/filter.html sites.google.com/site/ncpdhbkhn 4
VD1 Giới thiệu (2) e(t) 20Ω 6H 0.02F – + e(t) = sin0,03t + sin3t + sin300t (V). Tìm i(t)? i 1 o I 0,03 = = 0,00060 89,3o A → i0,03 (t ) = 0,00060 sin(0, 03t + 89,3 ) A 1 20 + j 0,18 + j0, 0006 1 I3 = = 0, 050 − 3,8o A → i3 (t ) = 0,050 sin(3t − 3,8o ) A 1 20 + j18 + j 0,06 1 I 300 = = 0, 00055 − 89, 4o A → i300 (t ) = 0,00056sin(300t − 89, 4o ) A 1 20 + j1800 + j6 → i(t ) = 0, 00060 sin(0, 03t + 89, 3o ) + 0, 050 sin(3t − 3,8o ) + 0, 00056 sin(300t − 89, 4o ) A sites.google.com/site/ncpdhbkhn 5
VD1 Giới thiệu (3) e(t) 20Ω 6H 0.02F – + e(t) = sin0,03t + sin3t + sin300t (V). Tìm i(t)? i sites.google.com/site/ncpdhbkhn 6
Giới thiệu (4) BỘ LỌC sites.google.com/site/ncpdhbkhn 7
Giới thiệu (5) H H 1 1 0 ωc ω 0 ωc ω H (0) = 1; H (∞ ) = 0 H (0) = 0; H (∞ ) = 1 Thông thấp Thông cao H Thông dải Chắn dải H 1 1 0 ω1 ω2 ω 0 ω1 ω2 ω H (0) = 0; H (∞) = 0 H (0) = 1; H (∞ ) = 1 sites.google.com/site/ncpdhbkhn 8
Giới thiệu (6) H 1 0 ωl ωu ω H Dải chuyển tiếp Dải chuyển tiếp Dải thông 1 Dải chắn Dải chắn ω 0 ωl1 ωl 2 ωu1 ωu 2 π sites.google.com/site/ncpdhbkhn 9
Giới thiệu (7) Bode Diagram 40 30 Magnitude (dB) 20 10 0 -10 90 45 Phase (deg) 0 -45 -90 -1 0 1 2 3 10 10 10 10 10 Frequency (rad/s) sites.google.com/site/ncpdhbkhn 10
Giới thiệu (7) • Lọc số: – Có thể cài đặt các bộ lọc bậc cao với giá tương đối rẻ. – Tương đối dễ thiết kế đáp ứng phổ. – Không phải chỉnh định các linh kiện tương tự (R, L, C) khi sản xuất hoặc bảo dưỡng. – Dễ nhân bản. – Không cần thay đổi phần cứng, chỉ cần viết phần mềm. – Dễ mô phỏng. • Lọc tương tự: – Không cần máy tính, không cần ADC/DAC. – Dùng được cho các mạch cao tần. sites.google.com/site/ncpdhbkhn 11
Giới thiệu (8) • FIR (Finite Impulse Response): – Khi đầu vào bằng 0 (không) thì đầu ra sẽ bằng 0 & giữ nguyên giá trị 0. – Luôn ổn định. • IIR (Infinite Impulse Response): – Khi đầu vào bằng 0 thì đầu ra có thể sẽ khác 0. – Có thể không ổn định. H ( z ) = ∑ k =0 bk z − k M −k ∑ M k =0 bk z H ( z) = 1+ ∑ a z− k N k =0 k sites.google.com/site/ncpdhbkhn 12
Lọc số 1. Giới thiệu 2. Thông số của một bộ lọc 3. Bộ lọc có đáp ứng xung hữu hạn (FIR) 4. Bộ lọc có đáp ứng xung vô hạn (IIR) sites.google.com/site/ncpdhbkhn 13
Thông số của một bộ lọc (1) 2 2 Input signal #1 Input signal #2 1 1 0 0 -1 -1 -2 -2 0.2 0.2002 0.2004 0.2006 0.2008 0.201 0.2012 0.2014 0.2016 0.2018 0.202 0.2 0.2002 0.2004 0.2006 0.2008 0.201 0.2012 0.2014 0.2016 0.2018 0.202 T ime Time 1 1 Filter Filter Spectrum of input signal #1 Spectrum of input signal #2 0.5 0.5 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 / / 1 1 Spectrum of output signal #1 Spectrum of output signal #2 0.5 0.5 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 / / 2 2 Output signal #1 Output signal #2 1 1 0 0 -1 -1 -2 -2 0.2 0.2002 0.2004 0.2006 0.2008 0.201 0.2012 0.2014 0.2016 0.2018 0.202 0.2 0.2002 0.2004 0.2006 0.2008 0.201 0.2012 0.2014 0.2016 0.2018 0.202 T ime Time sites.google.com/site/ncpdhbkhn 14
Thông số của một bộ lọc (2) 2 Input signal 1 0 -1 -2 0.2 0.2002 0.2004 0.2006 0.2008 0.201 0.2012 0.2014 0.2016 0.2018 0.202 T ime 1 1 Filter #1 Filter #2 Spectrum of input signal Spectrum of input signal 0.5 0.5 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 / / 1 1 Spectrum of output signal #1 Spectrum of output signal #2 0.5 0.5 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 / / 2 2 Output signal #1 Output signal #2 1 1 0 0 -1 -1 -2 -2 0.2 0.2002 0.2004 0.2006 0.2008 0.201 0.2012 0.2014 0.2016 0.2018 0.202 0.2 0.2002 0.2004 0.2006 0.2008 0.201 0.2012 0.2014 0.2016 0.2018 0.202 T ime Time sites.google.com/site/ncpdhbkhn 15
Thông số của một bộ lọc (3) 2 Input signal 1 0 -1 -2 0.2 0.2001 0.2002 0.2003 0.2004 0.2005 0.2006 0.2007 0.2008 0.2009 0.201 T ime 1 1 Filter #1 Filter #2 Spectrum of input signal Spectrum of input signal 0.5 0.5 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 / / 1 1 Spectrum of output signal #1 Spectrum of output signal #2 0.5 0.5 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 / / 2 2 Output signal #1 Output signal #2 1 1 0 0 -1 -1 -2 -2 0.2 0.2001 0.2002 0.2003 0.2004 0.2005 0.2006 0.2007 0.2008 0.2009 0.201 0.2 0.2001 0.2002 0.2003 0.2004 0.2005 0.2006 0.2007 0.2008 0.2009 0.201 T ime Time sites.google.com/site/ncpdhbkhn 16
Thông số của một bộ lọc (4) 2 Input signal 1 0 -1 -2 0.2 0.2001 0.2002 0.2003 0.2004 0.2005 0.2006 0.2007 0.2008 0.2009 0.201 T ime 1 1 Filter #1 Filter #2 Spectrum of input signal Spectrum of input signal 0.5 0.5 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 / / 1 1 Spectrum of output signal #1 Spectrum of output signal #2 0.5 0.5 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 / / 2 2 Output signal #1 Output signal #2 1 1 0 0 -1 -1 -2 -2 0.2 0.2001 0.2002 0.2003 0.2004 0.2005 0.2006 0.2007 0.2008 0.2009 0.201 0.2 0.2001 0.2002 0.2003 0.2004 0.2005 0.2006 0.2007 0.2008 0.2009 0.201 T ime Time sites.google.com/site/ncpdhbkhn 17
Thông số của một bộ lọc (5) H Transition band Transition band 1+ δ p Passband 1 1− δ p Stopband Stopband δs ω 0 ωs1 ω p1 ω p 2 ωs 2 π ωl ωu 1 −δ p 1 − δ p ≤ H (e jω ) ≤ 1+ δ p, ω p1 ≤ ω ≤ ω p2 ≤ H (e jω ) ≤ 1, ω p1 ≤ ω ≤ ω p 2 1+δp 0 ≤ ω ≤ ω s1 δs 0 ≤ ω ≤ ωs1 H (e jω ) ≤ δs , H (e jω ) ≤ , ωs 2 ≤ ω ≤ π 1+ δ p ωs 2 ≤ ω ≤ π sites.google.com/site/ncpdhbkhn 18
Thông số của một bộ lọc (6) 1 −δ p ≤ H (e jω ) ≤ 1, ω p1 ≤ ω ≤ ω p 2 1+δp jω δ 0 ≤ ω ≤ ωs1 H (e ) ≤ s , 1+ δ p ωs 2 ≤ ω ≤ π 1+ δ p 1+δp Ap = 20 log10 , As = 20 log10 ≈ −20 log10 δ s 1− δ p δs  − A ≤ H (e jω ) , (theo dB ) ≤ 0, ω p1 ≤ ω ≤ ω p 2  p → 0 ≤ ω ≤ ω s1  H (e jω ) ,( theo dB ) ≤ − As ,  ωs2 ≤ ω ≤ π sites.google.com/site/ncpdhbkhn 19
Thông số của một bộ lọc (7) Tương tự Tương đối Tuyệt đối (analog) dB H Dải chuyển tiếp Dải chuyển tiếp 1+ δ p Dải thông 1 1 0 1 1+ ε 2 1− δ p Ap As 1 Dải chắn Dải chắn δs A ω −∞ 0 ω s1 ω p1 ω p 2 ωs 2 π ωl ωu Fp Fstop Ap = 20 log10 1 + ε , 2 As = 20 log10 A, ω p = 2π , ωs = 2π Fs Fs ε = 100,1A − 1, p A = 100,05 As sites.google.com/site/ncpdhbkhn 20