DSP 7 Digital Filter Structures โครงสร้างตัวกรองดิจิตอล

Slides:



Advertisements
งานนำเสนอที่คล้ายกัน
โปรแกรมฝึกหัด การเลื่อนและคลิกเมาส์
Advertisements

DSP 6 The Fast Fourier Transform (FFT) การแปลงฟูริเยร์แบบเร็ว
วิชา องค์ประกอบศิลป์สำหรับคอมพิวเตอร์ รหัส
การซ้อนทับกัน และคลื่นนิ่ง
EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon DSP2-1 2 Discrete-time Signals and Systems สัญญาณและระบบแบบไม่ต่อเนื่องทางเวลา ผศ.ดร.
EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon DSP3-1 ผศ.ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ DSP 5 The Discrete.
EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon DSP10-1 DSP 10 Multirate Signal Processing การประมวลผลแบบหลายอัตราสุ่ม ดร. พีระพล.
ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
DSP 6 The Fast Fourier Transform (FFT) การแปลงฟูริเยร์แบบเร็ว
DSP 4 The z-transform การแปลงแซด
DSP 7 Digital Filter Structures โครงสร้างตัวกรองดิจิตอล
EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon DSP3-1 ผศ.ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ DSP 6 The Fast.
1.7 ระเบียบวิธีทางสถิติ 1. การเก็บรวบรวมข้อมูล (Data Collection)
Training Management Trainee
EEET0770 Digital Filter Design Centre of Electronic Systems and Digital Signal Processing การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design Chapter 2 z-Transform.
ผศ.ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
DSP 10 Multirate Signal Processing การประมวลผลแบบหลายอัตราสุ่ม
EEET0770 Digital Filter Design Centre of Electronic Systems and Digital Signal Processing การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design Chapter 3 Digital.
Centre of Electronic Systems and Digital Signal Processing EEET0770 Digital Filter Design การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design Chapter 6 Multirate.
ผศ.ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
DSP 4 The z-transform การแปลงแซด
การประยุกต์สมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
DSP 10 Multirate Signal Processing การประมวลผลแบบหลายอัตราสุ่ม
จำนวนนับใดๆ ที่หารจำนวนนับที่กำหนดให้ได้ลงตัว เรียกว่า ตัวประกอบของจำนวนนับ จำนวนนับ สามารถเรียกอีกอย่างว่า จำนวนเต็มบวก หรือจำนวนธรรมชาติ ซึ่งเราสามารถนำจำนวนนับเหล่านี้มา.
กลุ่มสาระการเรียนรู้ คณิตศาสตร์ โรงเรียนบ้านหนองกุง อำเภอนาเชือก
จำนวนทั้งหมด ( Whole Numbers )
Kampol chanchoengpan it สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ Arithmetic and Logic Unit 1.
1 การสัมมนาผู้ตรวจ ประเมินคุณภาพภายใน ปีการศึกษา 2552 วันพฤหัสบดีที่ 21 ตุลาคม 2553 ณ ห้องประชุม 3222 อาคารสิริคุณากร.
สัปดาห์ที่ 14 ผลตอบสนองต่อความถี่ Frequency Response (Part II)
สัปดาห์ที่ 7 การแปลงลาปลาซ The Laplace Transform.
สัปดาห์ที่ 13 ผลตอบสนองต่อความถี่ Frequency Response (Part I)
สัปดาห์ที่ 15 โครงข่ายสองพอร์ท Two-Port Networks (Part I)
สัปดาห์ที่ 10 (Part II) การวิเคราะห์วงจรในโดเมน s
การวิเคราะห์วงจรในโดเมน s Circuit Analysis in The s-Domain
การวิเคราะห์วงจรโดยใช้ฟูริเยร์
ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยสยาม
การวิเคราะห์วงจรโดยใช้ฟูริเยร์
Asst.Prof. Wipavan Narksarp Siam University
ผศ.วิภาวัลย์ นาคทรัพย์ ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยสยาม
Asst.Prof.Wipavan Narksarp Siam University
สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (Computer Architecture)
การดำเนินการทดสอบทางการศึกษาแห่งชาติ (O-NET)
DSP 8 FIR Filter Design การออกแบบตัวกรองดิจิตอลแบบ FIR
ผศ.ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
ผศ.ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ CESdSP
DSP 4 The z-transform การแปลงแซด
ผศ.ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
วิชาคณิตศาสตร์ ชั้นประถมศึกษาปีที่6
ค21201 คณิตศาสตร์เพิ่มเติม 1
F M B N สมบัติของจำนวนนับ ตัวคูณร่วมน้อย (ค.ร.น.).
เรื่องการประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
หน่วยการเรียนรู้ที่ 7 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับจำนวนจริง
เรื่องการประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
การลงข้อมูลแผนการสอน
เรื่องการประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
แบบฝึกหัด จงหาคำตอบที่ดีที่สุด หรือหาค่ากำไรสูงสุด จาก
เรื่องการประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
4 The z-transform การแปลงแซด
การค้นในปริภูมิสถานะ
วิธีเรียงสับเปลี่ยนและวิธีจัดหมู่
กราฟเบื้องต้น.
1 การกำจัดรีโซแนนซ์การบิดด้วยตัว ชดเชยจากวิธีแผนผังค่าสัมประสิทธิ์ (CDM) รูปที่ 4.1 ระบบตามโครงสร้าง CDM.
โครงสร้างข้อมูลแบบ สแตก (stack)
การค้นในปริภูมิสถานะ
กราฟเบื้องต้น.
ผลการประเมิน คุณภาพการศึกษาขั้นพื้นฐาน ปีการศึกษา
1 LAN Implementation Sanchai Yeewiyom School of Information & Communication Technology Naresuan University, Phayao Campus.
Assoc. Prof. Dr. Peerapol Yuvapoositanon
ใบสำเนางานนำเสนอ:

DSP 7 Digital Filter Structures โครงสร้างตัวกรองดิจิตอล ผศ.ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

เป้าหมาย นศ รู้จักความหมายของตัวกรองดิจิตอล และ โครงสร้างแบบต่างๆ นศ รู้จักวิธีการสร้างตัวกรองดิจิตอล ที่แสดงในรูปของกราฟการไหลสัญญาณ (signal flow graph) จากฟังก์ชันถ่ายโอน (transfer function) EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

Digital Filters Aircraft control motor control special effects ดนตรี เครื่องเสียง Digital Controller CD/ DAT Digital Filters โทรคมนาคม การแพทย์ Mobile Receivers X-rays Bluetooth Digital TV ECG monitoring 3-D reconstruction EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

การใช้งานตัวกรองดิจิตอล ตัวกรองดิจิตอลคือการประมวลผลสัญญาณในโดเมนเวลาเพื่อดัดแปลงผลตอบสนองทางความถี่ในทางขนาด และ/หรือ เฟส ตัวอย่าง 1: เพื่อกรองสัญญาณรบกวน ออกจาก สัญญาณที่ต้องการ เช่นสัญญาณเสียงที่มีการรบกวนจากสภาวะรอบข้าง ตัวกรองดิจิตอล Digital Filter สัญญาณเสียง + สัญญาณรบกวน สัญญาณเสียง EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

การใช้งานตัวกรองดิจิตอล (ต่อ) ตัวอย่าง 2: แยกสัญญาณที่ปะปนกัน เช่นในการวัดสัญญาณคลื่นไฟฟ้า หัวใจ (ECG) ของแม่และทารกในครรภ์ ที่จะมีการปะปนของสอง สัญญาณ สัญญาณ ECG แม่ ตัวกรองดิจิตอล Digital Filter สัญญาณ ECG แม่ + สัญญาณ ECG ทารก สัญญาณ ECG ทารก EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ECG ที่ไม่มีสัญญาณรบกวน EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ECG ที่มีสัญญาณรบกวน 50 Hz EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ECG ที่ถูกกำจัดสัญญาณ 50 Hz EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

GSM Downconverter Block Diagram EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

Spectral Mask EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

A cascaded integrated comb (CIC) decimation filter EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ชนิดของตัวกรองดิจิตอล ตัวกรองดิจิตอลอาจจะแสดงในรูปสมการความแตกต่าง ซึ่งเป็น สมการความแตกต่างอันดับที่หนึ่ง หรืออยู่ในรูป ฟังก์ชันถ่ายโอน (Transfer function) EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ชนิดของตัวกรองดิจิตอล (ต่อ) ตัวกรองอิมพัลส์จำกัด (Finite Impulse Response: FIR) h(n) ตัวกรองอิมพัลส์ไม่จำกัด (Infinite Impulse Response: IIR) h(n) … EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

บล็อกย่อยของตัวกรองดิจิตอล หน่วยพื้นฐาน (Basic Elements) ตัวบวก ตัวคูณ ตัวหน่วงเวลา A หมายเหตุ: ลูกศรที่ไม่เขียนค่ากำกับไว้ จะเท่ากับการคูณด้วย “1” EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวกรองดิจิตอลและผลตอบสนองความถี่ ตัวอย่าง สมการความแตกต่างหนึ่งแสดงได้เป็น ให้ ได้ผลตอบสนองความถี่ เมื่อใช้การแปลง z เราจะได้ฟังก์ชันถ่ายโอน หรือ ตัวกรองดิจิตอล EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

เราได้ ตัวกรองดิจิตอล แบบ วงจรกรองต่ำผ่าน (Low pass filter) ผลตอบสนองความถี่ของ MATLAB code w = [0:0.01:pi];% frequency points H = 0.5+0.5*exp(- i * w); subplot(2,1,1);plot(w, abs(H)) subplot(2,1,2);plot(w, angle(H)) เราได้ ตัวกรองดิจิตอล แบบ วงจรกรองต่ำผ่าน (Low pass filter) dsp_7_1.eps EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

โครงสร้างของตัวกรองดิจิตอล FIR Direct form Cascade form Linear-phase form Frequency-sampling IIR Direct form I and II Cascade form Parallel form EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

FIR Direct Form เนื่องจากตัวกรอง FIR มีสมการเป็น องค์ประกอบของตัวหน่วงเวลาและตัวคูณ จึงตรงไปตรงมา ตัวอย่างกรณี q=3 EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

FIR: Cascade Form โครงสร้าง นี้จะแบ่ง ออกเป็น ตัวกรองแบบออเดอร์ที่สอง หลายๆ ตัว โดยที่ ซึ่งหมายถึงการปัด “ลง” เลขจำนวนต็ม EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

FIR: Cascade Form (ต่อ) EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

FIR: Linear-phase Form ตัวกรองที่มีเฟสเชิงเส้น นั้นสามารถมีผลตอบสนองอิมพัลส์ได้ทั้งแบบ: 1 สมมาตร (symmetric) 2.สมมาตรตรงกันข้าม (Anti-symmetric) ถ้า N เป็น เลขคู่ และ h(n) เป็นสมมาตร (1) ตัวอย่าง กรณี N=6 1 2 3 4 5 EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

การรวบเทอมช่วยให้ลดการคูณลงไป 50 % !! 1 2 3 4 5 การรวบเทอมช่วยให้ลดการคูณลงไป 50 % !! EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

FIR: Linear-phase Form TYPE I (กรณี N= เลขคู่) ... ... EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

FIR: Linear-phase Form TYPE II (กรณี N = เลขคี่) ... ... EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

FIR: Frequency Sampling (1) เป็นการสร้างตัวกรองโดยใช้ สัมประสิทธิ์ จาก DFT จาก DFT EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

FIR: Frequency Sampling (2) เทียบเท่ากับ การ cascade ของ วงจรกรอง และตัวกรองแบบหนึ่งโพล จำนวน N ตัว EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

FIR: Frequency Sampling (3) EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

IIR: Direct Forms ตัวกรองแบบ IIR มีฟังก์ชันถ่ายโอนเป็น เขียนเป็นสมการความแตกต่าง (difference eq.) จะพบว่า ส่วนของตัวกรอง FIR คือส่วนตัวเศษ nominator FIR ดังนั้น รูปแบบแรกของตัวกรอง IIR จึงเป็น Direct form EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

IIR: Direct Form I EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

สลับลำดับของ “เศษ”และ “ส่วน” EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

IIR: Direct Form II EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

IIR: Cascade เราสามารถใช้โครงสร้างcascade ของ FIR กับตัวกรอง IIR ได้ ซึ่งเป็นตัวกรองอันดับที่ 1 แต่หาก สปส เป็นเลขเชิงซ้อน เราได้ ซึ่งมีโครงสร้างเป็นตัวกรองอันดับที่สอง EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

IIR: Cascade (ต่อ) EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

IIR: Parallel Form เรายังสามารถ แยกส่วนประกอบออกเป็นผลคูณของเทอมย่อยๆ ใช้วิธี Partial Fraction Expansion ในการแยก factor ได้ โดยที และ เป็นเลขเชิงซ้อน EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

IIR: Parallel Form (ต่อ) กรณี N =4 ( Ns=2) EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวอย่างโจทย์ FIR 1 จงหาผลตอบสนองความถี่ ของตัวกรองดิจิตอลแบบ FIR -0.1 0.2 เป็นตัวกรองที่มีโครงสร้างแบบ linear phase type II EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวอย่างโจทย์ FIR 1 หาสัญญาณ ณ แต่ละ “node” -0.1 0.2 EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวอย่างโจทย์ FIR 1 รวมสัญญาณ ที่ node -0.1 0.2 EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวอย่างโจทย์ FIR 1 คูณสัญญาณ -0.1 0.2 EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวอย่างโจทย์ FIR 1 ได้ เอาท์พุทเมื่ออินพุทเป็นอิมพัลส์ แปลงDTFT ซึ่งทำให้ได้ ผลตอบสนองความถี่ EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวอย่างโจทย์ IIR 1 จาก ฟังก์ชันถ่ายโอนข้างล่าง จงสร้างตัวกรองดิจิตอลในแบบ direct form I และ direct form II หาผลคูณของเทอมส่วน EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวอย่างโจทย์ IIR 1 Direct form I EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวอย่างโจทย์ IIR 1 Direct form II EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ตัวอย่างโจทย์ IIR 2 จงหา ฟังก์ชันถ่ายโอน H(z) จาก โครงสร้าง direct form II ข้างล่างนี้ EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

ได้ฟังก์ชันถ่ายโอนเป็น EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

สรุป ตัวกรองดิจิตอลมีสองแบบ คือ FIR และ IIR เราสร้างตัวกรองดิจิตอลได้จากทั้งฟังก์ชันถ่ายโอน หรือจาก สมการความแตกต่าง หรือ ในทางกลับกันเราสามารถหาฟังก์ชันถ่ายโอน และ ผลตอบสนองความถี่ จากตัวกรองดิจิตอลได้ EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon