Σχεδίαση και Υλοποίηση IIR φίλτρων

Παρουσίαση με θέμα: "Σχεδίαση και Υλοποίηση IIR φίλτρων"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Σχεδίαση και Υλοποίηση IIR φίλτρων
ΕΣ 08 – Επεξεργαστές Ψηφιακών Σημάτων Σχεδίαση και Υλοποίηση IIR φίλτρων Τμήμα Επιστήμη και Τεχνολογίας Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστήμιο Πελοποννήσου

2 Βιβλιογραφία Ενότητας
 Χαρακτηριστικά IIR Φίλτρων Σχέσεις Εισόδου - Εξόδου Ευστάθεια Φαινόμενα πεπερασμένου μήκους λέξης Δομές Φίλτρων ΙIR Μέθοδοι Σχεδίασης Βιβλιογραφία Ενότητας Kuo [2005]: Chapter 7 Hayes [2000]: Κεφάλαιο 8 Filter Design Tool, Signal Processing Toolbox, Mathworks Σημειώσεις διδάσκοντα

3 Χαρακτηριστικά IIR Φίλτρων
Σχέσεις Εισόδου - Εξόδου Ευστάθεια Φαινόμενα πεπερασμένου μήκους λέξης Δομές Φίλτρων ΙIR Μέθοδοι Σχεδίασης Χαρακτηριστικά IIR Φίλτρων Σε σχέση με τα FIR φίλτρα τα IIR (Infinite Impulse Response) παρουσιάζουν τα εξής χαρακτηριστικά (πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα): Μη γραμμική φάση. Αποτέλεσμα της μη γραμμικής φάσης είναι η μη σταθερή καθυστέρησης ομάδας (group delay) η οποία οδηγεί σε παραμόρφωση πολυσυχνωτικών σημάτων (phase distortion - παραμόρφωση φάσης). Ζητήματα ευστάθειας Τα IIR φίλτρα δεν είναι πάντα ευσταθή (δηλαδή για πεπερασμένη είσοδο δημιουργούν πεπερασμένη έξοδο) σε αντίθεση με τα IIR Ευαισθησία σε φαινόμενα κβαντισμού συντελεστών Εξαιτίας της ανάδρασης της τρέχουσας εξόδου στην είσοδο σφάλματα κβαντισμού συντελεστών συσσωρεύονται αθροιστικά με αποτέλεσμα μη αποτελεσματική συμπεριφορά. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται ειδικές δομές για την υλοποίηση των IIR φίλτρων Υπολογιστική αποτελεσματικότητα Τα IIR φίλτρα επιτυγχάνουν την επιθυμητή συμπεριφορά με μικρότερη τάξη (αποθήκευση δειγμάτων εισόδου εξόδου). Επομένως έχουμε δυνατότητα ταχύτερου υπολογισμού της εξόδου και ευκολότερη υλοποίηση σε επεξεργαστές Ψ.Ε.Σ Πιο απότομη μετάβαση από τη ζώνη μετάβασης στη ζώνη αποκοπής

4  Εισαγωγή  Δομές Μνήμης Μείωση Απαιτήσεων Πρόσβασης στη Μνήμη Καταστάσεις Αναμονής Εξωτερική Μνήμη Παράδειγμα Χάρτη Μνήμης Δομές Μνήμης Στο διπλανό σχήμα φαίνεται ο χάρτης μνήμης (memory map) για το επεξεργαστή TMS320C5510: Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

5 Μνήμες πολλαπλής πρόσβασης
 Εισαγωγή  Δομές Μνήμης Μείωση Απαιτήσεων Πρόσβασης στη Μνήμη Καταστάσεις Αναμονής Εξωτερική Μνήμη Παράδειγμα Χάρτη Μνήμης Μνήμες πολλαπλής πρόσβασης Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

6 Μείωση απαιτήσεων πρόσβασης στη Μνήμη
 Εισαγωγή  Δομές Μνήμης  Μείωση Απαιτήσεων Πρόσβασης στη Μνήμη Καταστάσεις Αναμονής Εξωτερική Μνήμη Παράδειγμα Χάρτη Μνήμης Μείωση απαιτήσεων πρόσβασης στη Μνήμη Στο διπλανό σχήμα φαίνεται ο χάρτης μνήμης (memory map) για το επεξεργαστή TMS320C5510: Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

7  Εισαγωγή  Δομές Μνήμης  Μείωση Απαιτήσεων Πρόσβασης στη Μνήμη  Καταστάσεις Αναμονής Εξωτερική Μνήμη Παράδειγμα Χάρτη Μνήμης Καταστάσεις αναμονής Στο διπλανό σχήμα φαίνεται ο χάρτης μνήμης (memory map) για το επεξεργαστή TMS320C5510: Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

8  Εισαγωγή  Δομές Μνήμης  Μείωση Απαιτήσεων Πρόσβασης στη Μνήμη  Καταστάσεις Αναμονής Εξωτερική Μνήμη Παράδειγμα Χάρτη Μνήμης Παράδειγμα Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

9  Εισαγωγή  Δομές Μνήμης  Μείωση Απαιτήσεων Πρόσβασης στη Μνήμη  Καταστάσεις Αναμονής  Εξωτερική Μνήμη Παράδειγμα Χάρτη Μνήμης Εξωτερική Μνήμη Στο διπλανό σχήμα φαίνεται ο χάρτης μνήμης (memory map) για το επεξεργαστή TMS320C5510: Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

10  Εισαγωγή  Δομές Μνήμης  Μείωση Απαιτήσεων Πρόσβασης στη Μνήμη  Καταστάσεις Αναμονής  Εξωτερική Μνήμη Παράδειγμα Χάρτη Μνήμης Παράδειγμα Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

11 Παράδειγμα χάρτη μνήμης
 Εισαγωγή  Βασικά Δομικά Στοιχεία  ΚΜΕ  Γεννήτρια Διευθύνσεων  Ελεγκτής Προγράμματος  Δομή Μνήμης Παράδειγμα χάρτη μνήμης Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

12 Παράδειγμα χάρτη μνήμης
 Εισαγωγή  Βασικά Δομικά Στοιχεία  ΚΜΕ  Γεννήτρια Διευθύνσεων  Ελεγκτής Προγράμματος  Δομή Μνήμης Παράδειγμα χάρτη μνήμης Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

13  Εισαγωγή  Βασικά Δομικά Στοιχεία  ΚΜΕ  Γεννήτρια Διευθύνσεων  Ελεγκτής Προγράμματος  Δομή Μνήμης Δομή Μνήμης Στο διπλανό σχήμα φαίνεται ο χάρτης μνήμης (memory map) για το επεξεργαστή TMS320C5510: Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.

14 Παράδειγμα χάρτη μνήμης
 Εισαγωγή  Βασικά Δομικά Στοιχεία  ΚΜΕ  Γεννήτρια Διευθύνσεων  Ελεγκτής Προγράμματος  Δομή Μνήμης Παράδειγμα χάρτη μνήμης Της μειωμένης ακρίβειας στην αναπαράσταση των τιμών του αναλογικού σήματος που έχει ψηφιοποιηθεί και κβαντισθεί. Το σφάλμα αναπαράστασης των τιμών λόγω χρήσης πεπερασμένου αριθμού από bits για την αναπαράσταση των δειγμάτων στον αναλογικο-ψηφιακό μετατροπέα (ADC) είναι γνωστό ως σφάλμα κβαντισμού.