งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

DSP 7 Digital Filter Structures โครงสร้างตัวกรองดิจิตอล

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "DSP 7 Digital Filter Structures โครงสร้างตัวกรองดิจิตอล"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

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

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

3 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

4 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

5 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

16 เราได้ ตัวกรองดิจิตอล แบบ วงจรกรองต่ำผ่าน (Low pass filter)
ผลตอบสนองความถี่ของ MATLAB code w = [0:0.01:pi];% frequency points H = *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

17 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

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

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

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

21 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

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

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

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

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

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

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

28 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

45 EEET0485 Digital Signal Processing
Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

46 EEET0485 Digital Signal Processing
Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

47 ได้ฟังก์ชันถ่ายโอนเป็น
EEET0485 Digital Signal Processing Asst.Prof. Peerapol Yuvapoositanon

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


ดาวน์โหลด ppt DSP 7 Digital Filter Structures โครงสร้างตัวกรองดิจิตอล

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google