Лабораторная работа №4 синтез ких-фильтра

Порядок выполнения работы:

MatLab представляет собой систему проектирования МК устройства РЗиА. Он включает в себя simuling (это графический интерфейс связанный с ядром MatLab). Для работы с MatLab нужно вести стартовую команду

>>bdclose all; set_param (0, ‘CharacterEncoding’, ‘windowa-1252’).

Открыть simuling в верхней панели управления. В simuling открыть новый проект (модель). Открыть signal Processing Blockset→Filter implemetations? Перетащить в проект блок digital Filter Design, открыть графическую оболочку синтеза фильтра.

На рисунке представлено: набор инструментов АЧХ, ФЧХ, выбор фильтров, тип его характеристики. Окно для установки параметра фильтра, а также проверка качества синтезирующего фильтра.

Примечание для работы со схемами

Изменить шкалу Magnitude (dB) на Magnitude. Выбрать тип фильтра Bandpass Design Method → FIR (КИХ-фильтр) установить частоту дискретизации.

Frequency Specification → FS исходя из частоты дискритизации в «Orcadе». Согласно своему варианту на РГР установить частоты полосы пропускания фильтра: F_STOP1=5 Гц, F_PASS1 =40 Гц, F_STOP2=140 Гц, F_PASS2 =70 Гц.

Magnitude specification → Unit s→ Linear, для пуска расчета нажать

Design Filter.

На рисунке представлена кривая АЧХ и ФЧХ, для оптимизации характеристик фильтра изменить значения частот в полосе пропускания и величины колебания.

Для устранения феррорезонанса сократить полосу пропускания с 5 Гц на 20, изменить нажать enter , а потом Design Filter.

В результате оптимизации полученные значения фильтра: 26, 45, 130, 150- полосовой.

Dencite Factor – 16 коэффициентов. Исследовать фильтр на единичный скачок, посмотреть количество коэффициента, значок Filter coefficients и посмотреть Filter inf.

Для реализации коэффициентов фильтра требуется примерно 16 коэффициентов, сделать выводы.

Форма АЧХ при 16-ти коэффициентах и при относительно малой частоте дискретизации 100 Гц имеют форму АЧХ неоптимального фильтра. Убедиться, что коэффициенты фильтра симметричны, проверить реакции фильтра на скачок, на устойчивость, записать коэффициенты фильтра и ввести их в Orcad (-0,107;-0,015;-0,148; -0,137; -0,014; 0,103; 0,160; 0,172; 0,172; 0,160; 0,103; -0,014; -0,137; -0,148; -0,015; -0,107). Для перевода коэффициента фильтра для программного обеспечения микроконтроллера открыть Targets→Generate C header, устанавливаем Export as → Unsigned 32 – bit integer нажать Generate. Сохранить в своей папке, открыть в текстовом редакторе, файл представляет те же коэффициенты, но беззнаковые, представлены в 32-х разрядном коде.

Контрольные вопросы:

1. Типы фильтров?

2. Объяснить структурную схему КИХ-фильтра?

3. Назвать порядок расчета коэффициентов?

4. Назначение и пути оптимизации фильтра. Критерии оптимизации?

5. Критерии устойчивости?

Лабораторная работа №5 моделирование работы цифрового фильтра микропроцессорной системы ких фильтр с линейной фазо-частотной характеристикой

КИХ фильтр с линейной характеристикой обладает симметричностью величин коэффициентов передаточной функции.

Исходная передаточная функция:

Объединим члены передаточной функции, имеющие одинаковые коэффициенты:

,

приведенная передаточная функция КИХ фильтра 9-го порядка. Функция имеет восемь сложений как в исходной передаточной функции и только 5 умножений против 9-ти как в исходной, т.е. число умножителей сократилось почти в 2 раза (смотрите рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Структурная схема КИХ-фильтров.

Порядок выполнения работы:

1.Открываем Orcad Capture. На верней панели выбрать File/Open/Progect.

Открыть MkPrTh-Laboratorn-Rabota3-(AZP-ZifrFiltr-ZAP)/ AD623-AZP-Filtr.

Из проводника в левой части окна выбрать:

\ad623-azp-filtr.dsn→ SCHEMATIC1→PAGE1.

2.На рисунке представлена аналоговая и цифровая часть устройства РЗ. В аналоговой части приведен формирователь сигналов от 10 до 85 Гц. В цифровой части приведена схема АЦП и ЦАП и цифровой фильтр, генератор частоты дискретизации. Цифровой фильтр состоит из 10 ячеек последовательно запоминающих отчеты АЦП. Каждая ячейка имеет свой весовой коэффициент разрядам АЦП. Все сигналы складываются в общий сигнал это называется цифровым фильтром. Этот сигнал АЦП превращает в аналоговый с помощьюR-C-цепочки.