Лабораторная работа №3 моделирование работы схемы цифрового фильтра микропроцессорной системы

Цель работы: изучение работы принципиальной схемы цифрового фильтра микропроцессорных устройств.

Общие сведения

На схеме представлена модель цифрового КИХ фильтра. В качестве источника питания взята сумма гармоник напряжения сети 50-850 Гц и низко-частотная составляющая 10 Гц.

Цифровой фильтр пометить мышкой. Один из блоков цифрового блока по правой клавише нажать Descend Hieararchy, в открывшимся окне представлена КИХ-модель из 16-ти коэффициентов, подключенные на выходы сдвигового регистра. Каждый предыдущий разряд сдвигового регистра представляет собой предыдущий отчет z-1. Зафиксировать схему рисунок 3.1.

Рисунок 3.1- Принципиальная схема цифровой части устройства

Для возвращения к предыдущей схеме нажать ascsent Hieararchy. Зафиксировать всю схему лабораторной работы (смотреть рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Принципиальная схема аналоговой части устройства

Порядок выполнения работы:

1.Обратить внимание на зеркальность значений коэффициентов фильтров ( КИХ фильтр, коэффициент, значение отображает импульсную переходную функцию). Для своего варианта установить коэффициент фильтров.

2.Рассмотреть схему цифровой части устройства, отметить для себя возрастание коэффициента каждого разряда от додля 8-ми разрядного АЦП.

3. Открыть шаблон windows/ display control/ Garmonikiseti.

Зафиксировать рисунок для отчета (пример смотреть на рисунке 3.3).

Рисунок 3.3 - Гармонические составляющие входного сигнала

На экране представлены графики всех сигналов сети и их суммарный результат. Сигнал результата представляет из себя всплески на самой высокой частоте, что позволяет сравнить суммарный сигнал с помеховым.

Ответить на вопрос: почему результирующий сигнал не соответствует прямоугольному сигналу?

4. Открыть АЦП преобразования запечатлеть рисунок, посмотреть на качество дискретизации сигнала. Пример приведен на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Преобразование входного сигнала АЦП-ЦАП

5. Открыть АЧХ, проконтролировать правильность АЧХ вашего фильтра. На рисунке 3.5 представлена АЧХ входного и выходного сигнала.

Рисунок 3.5 - АЧХ входного и выходного сигнала

На панели выбрать по оси х и изменить диапазон разложения сделать 120. Изменить время разложения в ряд Фурье, зафиксировать этот сигнал, сделать выводы. Изменить границу диапазона с 121 на 120.

В отчете необходимо представить:

1. Структурную схему цифрового фильтра.

2. Амплитудно-частотные характеристики фильтра.

Контрольные вопросы:

1. Виды цифровых фильтров. Их назначение и структура?

2. Каким образом в единой структуре фильтра можно получить разные свойства фильтра? Как их рассчитать?

3. Охарактеризуйте структуру КИХ-фильтра?

4. Какие параметры необходимо задавать для расчета полосового фильтра (частота среза, частота пропускания)?

5.Какие этапы необходимо пройти при синтезе коэффициентов фильтров?

6. Что такое оптимизация фильтров? Для чего она нужна? Критерии оптимизации?

7. Чем отличаются инерционные характеристики цифрового фильтра и аналогового?

8. Что такое импульсно-временной фильтр?