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.
|
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.