лабы / ЛР№5

МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра биотехнических систем

ОТЧЕТ по лабораторной работе №5

по дисциплине «Системы удаленного мониторинга в цифровой медицине»

Тема: Основы цифровой фильтрации биомедицинских сигналов

Санкт-Петербург

2024

1

Задание:

1.Провести расчет коэффициентов и моделирование работы цифрового БИХ фильтра второго порядка в программе Micro-Cap. Проверить правильность расчетов и оценить его работу во временной области.

2.Параметры фильтра: БИХ фильтр нижних частот второго порядка типа Баттерворта, частота дискретизации 2000 Гц, частота среза 200 Гц.

3.Расчет коэффициентов фильтра произвести с помощью программы WinFilter или любой другой предназначенной для этого программы.

4.Следует обратить внимание на буквенные обозначения коэффициентов прямых и обратных связей (a и b) для их правильного использования.

5.Провести анализ работы фильтра в частотной области, получить АЧХ, ФЧХ и импульсную характеристику фильтра.

6.Провести анализ работы фильтра во временной области. Для этого необходимо подать на его вход сигнал из суммы двух синусоид с частотой 20 и 400 Гц.

7.В итоге необходимо оценить работу рассчитываемого фильтра:

сравнить сигналы на его входе и выходе. Сделать выводы о подавлении

сигнала в зависимости от его частоты.

2

Цель работы: провести расчет коэффициентов и моделирование работы цифрового БИХ фильтра второго порядка в программе MicroCap.

Проверить правильность расчетов и оценить его работу во временной области.

Ход работы:

1. Провести расчет коэффициентов фильтра с помощью программы

WinFilter.

Заданные параметры фильтра: БИХ фильтр нижних частот второго порядка типа Баттерворта, частота дискретизации 2000 Гц, частота среза

200 Гц. На рисунке 1 указаны характеристики цифрового ФНЧ.

Рисунок 1 – Характеристики цифрового ФНЧ

3

2. Провести моделирование работы цифрового БИХ фильтра второго порядка в программе Micro-Cap.

Для этого составили стандартную схему БИХ фильтра из макросов

Delay со значением задержки 500 мкс (для частоты дискретизации 2000 Гц), Sum и Amp, значения коэффициентов усиления подставили из программного кода для фильтра. На рисунке 2 показана схема рекурсивного фильтра из макросов MicroCap.

Рисунок 2 – Схема рекурсивного фильтра из макросов в программе Microсap

4

3. Проверить правильность расчетов и оценить работу во временной области.

Для этого провели анализ работы фильтра в частотной области,

получить АЧХ, ФЧХ и импульсную характеристику фильтра.

Рисунок 3 – АЧХ, ФЧХ и импульсная характеристика БИХ фильтра

4. Далее провели анализ работы фильтра во временной области. Для этого на его вход был подан сигнал из суммы двух синусоид с частотой 20 и 400 Гц.

Рисунок 4 – Диаграммы сигналов на входе и выходе фильтра

5

Вывод: В ходе лабораторной работы был произведен расчет коэффициентов БИХ фильтра в программе Winfilter было проведено моделирование работы цифрового БИХ ФНЧ второго порядка в программе

Micro-Cap.

6