Материал: lect15_m5_vt_vt_cos_

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Лекция 15.

Получили цифровой фильтр m nго порядка в параллельной форме – в виде суммы фильтров первого и второго порядка. Приведя сумму к общему знаменателю можно получить последовательную форму фильтра.

Пример. Пусть аналоговый прототип имеет передаточную функцию:

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6p2 32p 58

p1

 

 

 

k

k

 

 

k

 

H p

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

p2

1 2i

 

1

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

p

 

5p

 

11p 15

p 1 2i

 

 

p 3

p 1 2i

 

p 1 2i

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V6p2 32p 58

W3p2 10p 11

k1 2

k2 2 3i f ig k3 2 3i f ig

H p

 

 

2

 

 

2 3i

 

2 3i

 

 

 

 

 

p 1 2i

p 1 2i

 

 

 

 

 

 

p 3

 

Выберем fS 8fc .

 

 

 

 

 

3рад

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

3

 

0.5Гц

 

 

 

 

 

 

 

c

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fS

8 0.5 4Гц и T 0.25

H z

 

0.5

 

 

 

 

1 1.23z 1

 

1 0.47z 1

1 1.36z 1 0.606z 2

 

 

 

 

 

Последовательная форма:

 

 

 

H z

 

 

 

1.5 0.08z 1

0.26z 2

 

1 0.47z 1 1 1.36z 1 0.606z 2

Проще общий числитель выделить в КИХ:

x nT

T

T

 

 

 

 

 

 

 

y nT

 

1.5

0.08

0.26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

T

T

 

 

 

0.47

 

1.36

0.606

11.2. Особенности использования фильтров первого и второго порядка.

H p

1

,

 

,

1

R

L

LC

 

1 2 p 2 p2

 

 

 

2 C

1

© Дорошенко Е., Подкопаев И.

ЛАЧХ

20lg 1 2

40дБ дек

Выбрав L,R,C можно получить удобную для использования H p .

Меняя последовательность элементов можно получать различные типы фильтров. К примеру

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

даст полосовой фильтр, а

 

 

 

- режекторный.

 

 

 

 

 

 

12. Расчет цифровыхБИХ ФНЧ иФП.

Берем аналоговый прототип и превращаем его в цифровой фильтр.

Баттервортa

c

Чебышева

Эланжа

Аппроксимация Баттерворта:

A

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 A

 

 

 

 

1

 

 

 

- обобщение инерционного звена

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение порядка фильтра:

A З

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

З

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 lg A2

З

 

 

 

A

 

 

дБ

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З

 

 

2 lg

З

 

 

 

 

 

 

З

 

 

дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

n 5

Пример:

2

© Дорошенко Е., Подкопаев И.

П
12.3. Передаточная функция единичного ФНЧ Баттерворта.

 

З

 

2

 

 

1

 

lg A2

 

 

 

 

 

 

З 17дБ 1

 

 

 

 

 

З

 

 

 

Пусть

 

 

1.5,

A

50

. Тогда n

 

 

 

 

 

 

 

5

- округляем до целого в большую сторону.

 

 

П

 

 

 

2

 

lg

З

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Единичного – следовательно с 1.

Можно показать, что для нормированного ФНЧ Баттерворта определяется полюсами следующим образом.

Круг единичного радиуса делится на равные части прямыми в количестве равном порядку фильтра. Точки пересечения этих прямых с единичной окружностью в левой полуплоскости и будут полюсами фильтра:

 

n 1

 

 

 

 

 

p n 2

 

 

p2n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

p3

H p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p1

cos45 isin45

p2

cos60 isin60

p 1

 

 

 

 

 

 

 

p2

cos45 isin45

p3

cos60 isin60

 

 

 

 

 

H

 

p

 

1

 

 

H p

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 2p 1

p 1 p2 p 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Проектирование реального ФНЧ.

1.Определение порядка

2.Определение H p нормированного прототипа

3.Замена p p

П

4. H p H z .

Полосовой фильтр

1.Определение порядка.

3дБ

 

 

ЗН

ПН

ПВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗВ

З ЗВ ЗН

 

 

 

П ПВ ПН

 

 

 

 

 

 

 

1

 

lg

A2

 

 

n

 

 

 

 

 

З

 

 

2

 

 

lg

З

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

 

 

 

Делаем подстановку:

 

p

 

 

p2 ПН ПВ

 

p ПВ ПН

 

При этом порядок фильтра увеличивается вдвое.

Пример: для H p

 

1

 

получим

 

 

 

 

 

p 1

 

H p

1

 

 

 

p

p2 ПН ПВ

 

1

p2 p ПН ПВ

 

p ПВ ПН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

© Дорошенко Е., Подкопаев И.

ФВЧ и ФР нельзя так построить, т.к. не выполняется условие m n поэтому замен для ФВЧ: p с , т.е., к примеру: p

1 p

p 1

p c

4

© Дорошенко Е., Подкопаев И.