Цифровой полосовой фильтр (стр. 3 из 3)

6. Расчет быстродействия устройства

Быстродействие фильтра в рабочем режиме оценим как время, необходимое для обработки каждого прерывания процессора. Рабочая программа фильтра линейная (не содержит разветвлений), поэтому общее число машинных тактов, требуемых для выполнения программы, можно получить как сумму машинных тактов всех последовательно выполняемых команд, составляющих рабочий цикл процессора. Однако, нужно учесть что стабильная работа всего устройства под управлением программы будет осуществляться только в том случае, если внешнее устройство своевременно будет отвечать на сигнал готовности, выдаваемый МП. Иначе возникает возможность зацикливания МП на ожидании сигнала квитирования от внешнего устройства. В следствие этого всё устройство будет простаивать, и ни о каком фильтровании здесь речи быть не может.

С учётом оговоренных выше замечаний, при нормальной работе устройства, сумма машинных тактов для рабочего цикла приведенной выше программы равна 721. Длительность одного машинного такта равна

T_CLKМП=1/F_CLKМП=1/(

)=3,846 мкс.

Общее время выполнения всей программы

T_ВЫП.=721*3,846 *10^-6=0,0028 мс

Длительность периода дискретизации

T_Д=1/F_Д=1/(6.5*10³)=0,154 мс

Из этого следует вывод, что процессор успвает выполнить подпрограмму обслуживания прерывания за интервал дискретизации T_Д. То есть расчитываемое устройство должно работать корректно, при обеспечении соответствующей работы внешнего устройства.

7. Расчет АЧХ(ФЧХ) устройства для заданных и реальных значений коэффициентов.Оценка устойчивости устройства

Частотные характеристики фильтра определяются разностным уравнением:

Коэффициенты b_1, b_2, b_3, b₄ определяют характеристики фильтра.

В Z-плоскости свойства цифрового фильтра описывает передаточная функция

При

,

где

сигнал на входе фильтра –синусойда с частотой f и с единичной амплитудой , а функция Н( ) равна частотной характеристике фильтра, из которой можно получить АЧХ и ФЧХ.

Значения коэффициентов разностного уравнения определяют форму и параметры частотных характеристик , поэтому для выявления влияния их приближенного представления следует рассчитать АЧХ при заданных (точных) и реальных (приближенных) значениях коэффициентов:

и

Для проектируемого фильтра:

График АЧХ цифрового полосового фильтра

График ФЧХ цифрового полосового фильтра

Найдем полюса заданной передаточной функции:

,

где р=jw => все полюса лежат на оси jw=1

Таким образом,устройство является устойчивым.

Заключение

В данной курсовой работе была построена схема цифрового устройства и разработана программа, обеспечивающая работу данного устройства как цифрового полосового фильтра. Устройство имеет высокое быстродействие и в полной мере удовлетворяет требованиям технического задания. Необходимость в высоком быстродействии связана со стремлением обрабатывать в реальном масштабе времени широкополосные сигналы.

Цифровые фильтры имеют свои преимущества и недостатки перед аналоговыми.

Аналоговые фильтры физически реализуемы, если в их передаточных функциях степень полинома числителя не выше степени полинома знаменателя. Цифровые фильтры не предъявляют таких ограничений, и, таким образом, они могут иметь характеристики, добиться которых в аналоговых фильтрах невозможно.

К недостаткам цифрового фильтра можно отнести неточность представления коэффициентов вследствие ограниченной разрядности процессора.

Список использованных источников

1. Балашов Е.П. и др. Микро- и мини-ЭВМ / Е.П. Балашов, В.Л. Григорьев, Г.А. Петров: Учебное пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984

2. Калабеков Б.А. Микропоцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов. –М.: Радио и связь, 1988.

3. Микропроцессорный комплект К1810: Структура, прграммирование, применение: Справочная книга/ Ю.М. Казаринов, В.Н. Номоконов, Г.С. Подклетнов, Ф.В. Филиппов; Под ред. Ю.М. Казаринова.- М.: Высш. шк., 1900.

4. Микропроцессоры: системы программирования и отладки / В.А. Мясников, М.Б. Игнатьев, А.А. Кочкин, Ю.Е. Шейнин; Под ред. В.А. Мясникова, М.Б. Игнатьева. – М.: Энергоатомиздат, 1985.

5. Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем: Учеб. Пособие для радиотехнич. спец. вузов/Гришин Ю.П., Катаков В.М. и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова. – М.: Высш. шк., 1985.

6. Рафикузаман М. Микропрцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем: В 2-х кн. Пер. С англ.-М.: Мир, 1988.