ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 9. SZŰRŐK

Hasonló dokumentumok
ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 6. A MINTAVÉTELI TÖRVÉNY

Mintavétel: szorzás az idő tartományban

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 0. TANTÁRGY ISMERTETŐ

Elektronika Előadás. Analóg és kapcsolt kapacitású szűrők

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK II. 5. DC MOTOROK SZABÁLYOZÁS FORDULATSZÁM- SZABÁLYOZÁS

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR. Mikroelektronikai és Technológiai Intézet. Aktív Szűrők. Analóg és Hírközlési Áramkörök

Lehetővé teszi szűrőáramkörök tervezésekor az átviteli karakterisztika megvalósítását közelítő függvényekkel.

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

ANALÓG ÉS DIGITÁLIS TECHNIKA I

Jelkondicionálás. Elvezetés. a bioelektromos jelek kis amplitúdójúak. extracelluláris spike: néhányszor 10 uv. EEG hajas fejbőrről: max 50 uv

Hangtechnika. Médiatechnológus asszisztens

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 3. MÉRÉSFELDOLGOZÁS

Fourier térbeli analízis, inverz probléma. Orvosi képdiagnosztika 5-7. ea ősz

10.1. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Digitális szűrők - (BMEVIMIM278) Házi Feladat

Fehérzajhoz a konstans érték kell - megoldás a digitális szűrő Összegezési súlyok sin x/x szerint (ez akár analóg is lehet!!!)

Shift regiszter + XOR kapu: 2 n állapot

Ellenőrző kérdések a Jelanalízis és Jelfeldolgozás témakörökhöz

Mérés és adatgyűjtés

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 7. AZ AD KONVERZIÓ

Wavelet transzformáció

FIR és IIR szűrők tervezése digitális jelfeldolgozás területén

Elektronika Oszcillátorok

ANALÓG ÉS DIGITÁLIS TECHNIKA I

Digitális jelfeldolgozás

Villamosságtan szigorlati tételek

Passzív és aktív aluláteresztő szűrők

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 4. VILLAMOS ELVŰ MÉRÉSEK ALAPELVEK, ALAPÁRAMKÖRŐK

Mintavételezés és FI rendszerek DI szimulációja

DINAMIKAI VIZSGÁLAT OPERÁTOROS TARTOMÁNYBAN Dr. Aradi Petra, Dr. Niedermayer Péter: Rendszertechnika segédlet 1

Digitális jelfeldolgozás

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

FIR szűrők tervezése

2. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

3. témakör. Rendszerek idő, frekvencia-, és komplex frekvenciatartományi leírása

LNM folytonos Az interpoláció Lagrange interpoláció. Lineáris algebra numerikus módszerei

Hangszintézis Mérési segédlet Hangtechnikai Laboratórium 2. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Híradástechnikai Tanszék

RENDSZERTECHNIKA 8. GYAKORLAT

Fourier-sorfejtés vizsgálata Négyszögjel sorfejtése, átviteli vizsgálata

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 5. A JELFELDOLGOZÁS ALAPJAI: JELEK

Akusztikus MEMS szenzor vizsgálata. Sós Bence JB2BP7

Jelek és rendszerek 1. 10/9/2011 Dr. Buchman Attila Informatikai Rendszerek és Hálózatok Tanszék

Jelfeldolgozás bevezető. Témalaboratórium

Elektronika Előadás. Modulátorok, demodulátorok, lock-in erősítők

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

Méréselmélet és mérőrendszerek

Tartalom. Soros kompenzátor tervezése 1. Tervezési célok 2. Tervezés felnyitott hurokban 3. Elemzés zárt hurokban 4. Demonstrációs példák

Képrestauráció Képhelyreállítás

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Szabályozás Irányítástechnika PE MIK MI BSc 1

3.18. DIGITÁLIS JELFELDOLGOZÁS

4. Szűrés frekvenciatérben

Jelgenerátorok ELEKTRONIKA_2

Bevezetés a méréstechnikába és jelfeldolgozásba. Tihanyi Attila 2007 március 27

1.A matematikai mintavételezés T mintavételi idővel felfogható modulációs eljárásnak, ahol a hordozó jel

Irányítástechnika 2. előadás

Dr. Gyurcsek István. Példafeladatok. Helygörbék Bode-diagramok HELYGÖRBÉK, BODE-DIAGRAMOK DR. GYURCSEK ISTVÁN

Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 7.

Hálózati egyenirányítók, feszültségsokszorozók Egyenirányító kapcsolások

Mérés és adatgyűjtés

Orvosi Fizika és Statisztika

Az Informatika Elméleti Alapjai

Jelek és rendszerek MEMO_03. Pletl. Belépő jelek. Jelek deriváltja MEMO_03

A gyakorlat célja a szűrők viselkedésének elemzése, vizsgálata 2.

Híradástechikai jelfeldolgozás

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

FODOR GYÖRGY JELEK ÉS RENDSZEREK

orvosbiológiai alkalmazásokhoz

Alaptagok Nyquist- és Bode-diagramjai

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK. Váltakozóáramú hálózatok

Elektronika Előadás. Digitális-analóg és analóg-digitális átalakítók

Pontműveletek. Sergyán Szabolcs Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kar február 20.

Informatika Rendszerek Alapjai

Segédlet a gyakorlati tananyaghoz GEVAU141B, GEVAU188B c. tantárgyakból

A mintavételezéses mérések alapjai

Mechatronika alapjai órai jegyzet

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

1. ábra 1 (C 2 X C 3 ) C 1 ( R 1 + R 2 ) R 3. 2 π R C

Idő-frekvencia transzformációk waveletek

Elektronika II laboratórium 1. mérés: R L C négypólusok vizsgálata

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 8. A JELFELDOLGOZÁS ALAPJAI

Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 9. ea ősz

Hurokegyenlet alakja, ha az áram irányával megegyező feszültségeséseket tekintjük pozitívnak:

Mérési struktúrák

ADAT- ÉS INFORMÁCIÓFELDOLGOZÁS

Áramkörszámítás. Nyílhurkú erősítés hatása

Bevezetés az állapottér-elméletbe Dinamikus rendszerek állapottér reprezentációi

Digitális szűrők megvalósítása a NI FPGA-k segítségével

Inverz Laplace-transzformáció. Vajda István március 4.

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Elektronika II laboratórium 1. mérés: R L C négypólusok vizsgálata

Képfeldolgozó eljárások áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 9. ea ősz

Gyakorló feladatok I.

x 2 e x dx c) (3x 2 2x)e 2x dx x sin x dx f) x cosxdx (1 x 2 )(sin 2x 2 cos 3x) dx e 2x cos x dx k) e x sin x cosxdx x ln x dx n) (2x + 1) ln 2 x dx

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

Jelek és rendszerek - 4.előadás

Elektronika II laboratórium 1. mérés: R L C négypólusok vizsgálata

Átírás:

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 9. SZŰRŐK Dr. Soumelidis Alexandros 2018.11.29. BME KÖZLEKEDÉSMÉRNÖKI ÉS JÁRMŰMÉRNÖKI KAR 32708-2/2017/INTFIN SZÁMÚ EMMI ÁLTAL TÁMOGATOTT TANANYAG

A szűrésről általában Szűrés: jelátalakítás, jelformálás idő- vagy frekvenciatartományban. Példák: Anti-aliasing szűrés: sávkorlátozott jel előállítása a mintavételi törvény szerinti helyes mintavételezéshez. Zajelnyomás: ismert spektrumú zaj hatásának csökkentése, jel/zaj-viszony javítása. Lényegkiemelés: determinisztikus komponens kiemelése, zavaró komponensek, zajok eltávolítása. Hallható hangspektrum alakítása: mély/magashang kiemelés / vágás, komponensek leválasztása. Képek manipulálása: élesítés, tompítás, sötétítés, világosítás, kontraszt növelése/csökkentése, élkiemelés, színkonverziók. 2

A szűrés Szűrő: egy operátor a jelek terében, amely valamely x jelet y jelbe képez le S: x y vagy y = Sx Lineáris szűrő: lineáris operátor, lineáris rendszer Szűrés szűkebb értelemben: egy jel meghatározott frekvenciatartományba eső részének kiemelése/csillapítása 3

Szűrés frekvenciatartományban Szűrő karakterisztikák (tipikus esetek) Aluláteresztő (lowpass LP) szűrő: a jelet valamely f c frekvencia alatti sávban engedi csak át. Felüláteresztő (highpass HP) szűrő: a jelet valamely f c frekvencia feletti sávban engedi csak át. Sávszűrő: a jelet valamely f a és f b frekvenciák közötti sávban engedi át sávátersztő (bandpass BP) szűrő, vagy zárja le sávzáró (bandstop BS) szűrő. Vannak bonyolultabb szűrő karakterisztikák is, pl. Fésű-szűrő (comb filter): több egymás utáni sávban felváltva átereszt ill. lezár 4

Aluláteresztő szűrő Az ideális LP szűrő karakterisztikája: Amplitúdó-karakterisztika Fázis-karakterisztika: állandó azonosan 0. 5

Aluláteresztő szűrő Az ideális LP szűrő karakterisztikája: Amplitúdó-karakterisztika Fázis-karakterisztika: állandó azonosan 0. 6

Sáváteresztő szűrő Az ideális BP szűrő karakterisztikája: Amplitúdó-karakterisztika Fázis-karakterisztika: állandó azonosan 0. 7

Sávzáró szűrő Az ideális BS szűrő karakterisztikája: Amplitúdó-karakterisztika Fázis-karakterisztika: állandó azonosan 0. 8

A szűrőtervezés alapelvei Szűrőtervezés approximálni az ideális szűrőkarakterisztikát bizonyos feltételek teljesítése mellett: Minél pontosabban megvalósítani a sávok határainak megfelelő frekvenciákat. Biztosítani a szűrő meredekségét. Az áteresztősávi erősítést minél pontosabban 1-re beállítani. Az áteresztősávi hullámzást (ha van ilyen) meghatározott érték alatt tartani. A zárósávi csillapítást megfelelően kis értékűre állítani. A zárósávi hullámzást (ha van ilyen) meghatározott érték alatt tartani. A szűrő késleltetését megfelelően kis értéken tartani. A szűrő fázismenetét megfelelően megválasztani (pl. lineáris fázis). 9

A szűrőtervezés alapelvei Toleranciasávok: Követelmény: az approximált karakterisztika maradjon a toleranciasávon belül. 10

A szűrőtervezés alapelvei Az említetteken kívül még számos követelmény is felállítható, például: Időtartományi tulajdonságok késleltetés, felfutási idő, túllövés minimalizálása. A realizáláshoz tartozó tulajdonságok biztosítása, például: A szűrő zaja áteresztő/záró tartományban legyen valamely határ alatt. A realizáló elemek pontatlanságára legyen minimálisan érzékeny (toleranciaérzékenység minimalizálása) 11

Szűrő-approximációk Approximációs módszer: Választunk egy approximáló függvényrendszert ortogonális (vagy valamilyen súlyfüggvényre nézve ortogonális) rendszer kedvező. Az approximáció egy függvénysor formájában adódik. Véges approximáció együtthatói kiszámíthatók: Ortogonális rendszerek esetén: skaláris szorzat, ortogonális projekció. Általános esetben: least-square illesztés. 12

Szűrő-approximációk Butterworth szűrő: Monoton, maximálisan lapos karakterisztika. Nem ortogonális approximáló függvényrendszer az un. Butterworth polinom. W n ω = 1 1 + ω ω 0 2n (aluláteresztő) n a szűrő rendszáma, ω 0 a törésponti körfrekvencia Példák: W 1 ω = 1 1 1 + s W 2 ω = ω 0 1 + 2 s + s 2 ω 0 ω 1 0 W 3 ω = 1 + 2 s + 2 s 2 + s 3 ω 0 ω 0 ω 0 13

Szűrő-approximációk Csebisev (1. típusú Csebisev) szűrő: Egyenletes hullámzás az áteresztősávban, monoton karakterisztika a zárósávban. 1 x 2 1 2 súlyfüggvényre nézve ortogonális approximáló függvényrendszer az elsőfajú Csebisev polinom. W n ω = 1 1 + ε 2 T n 2n ω ω 0 (aluláteresztő) n a szűrő rendszáma, ω 0 a törésponti körfrekvencia, ε a hullámzás mértékét meghatározó tényező T n x az un. elsőfajú Csebisev polinom: T n cos θ = cos nθ x = cos θ 14

Szűrő-approximációk Inverz Csebisev (2. típusú Csebisev) szűrő: Monoton karakterisztika az áteresztősávban, egyenletes hullámzás a zárósávban. Approximáló függvényrendszer: elsőfajú Csebisev polinomon alapuló rendszer. W n ω = 1 + 1 1 ε 2 T n 2n ω ω 0 (aluláteresztő) n a szűrő rendszáma, ω 0 a törésponti körfrekvencia, ε a hullámzás mértékét meghatározó tényező T n x az ortogonális elsőfajú Csebisev polinom: T n cos θ = cos nθ x = cos θ 15

Szűrő-approximációk Elliptikus (Cauer) szűrő: Egyenletes hullámzás mind az áteresztősávban, mind pedig a zárósávban. 1 mx 2 1 2 súlyfüggvényre nézve ortogonális approximáló függvényrendszer az elsőfajú elliptikus racionális függvény. W n ω = 1 1 + ε 2 R n 2n ξ, ω ω 0 (aluláteresztő) n a szűrő rendszáma, ω 0 a törésponti körfrekvencia, ε a hullámzás mértékét meghatározó tényező, ξ a szelektivitásra ( az áteresztősávi és zárósávi erősítés közti különbségre) vonatkozó tényező R n x az un. elsőfajú elliptikus (Jacobi) racionális függvény. 16

Analóg és digitális szűrők További osztályozási szempontok Folytonos idejű szűrő vagy analóg szűrő, W s. Diszkrét idejű szűrő vagy digitális szűrő, W z : Véges impulzusválaszú szűrő FIR (Finite Impulse-Response) Végtelen impulzusválaszú szűrő IIR (Infinite Impulse-Response) 17

Analóg szűrők Leggyakoribb alaptípusok: Butterworth szűrő maximálisan lapos karakterisztika. Csebisev szűrő áteresztőtartományban egyenletes hullámzás. Inverz Csebisev szűrő zárótartományban egyenletes hullámzás. Elliptikus szűrő áteresztőés zárótartományban egyenletes hullámzás Hullámzás ripple Egyenletes hullámzású - equiripple (log-log ábrázolás) 18

8-rendű Butterworth LP szűrő 19

8-rendű Csebisev LP szűrő 20

8-rendű inverz Csebisev LP szűrő 21

8-rendű elliptikus LP szűrő 22

8-rendű Butterworth HP szűrő 23

8-rendű Butterworth BP szűrő 24

8-rendű Butterworth BS szűrő 25

Analóg szűrők Előállításuk: első- és másodrendű alaptagok kombinációjaként Kaszkád kapcsolás: az alaptagok egymás után kapcsolása W s = W 1 s W 2 s W 1 s Állapottér alapú realizáció integrátorok, erősítők, összeadók, negatív visszacsatolás alkalmazása ( analóg számítógép ) + + 1 W s = a 0 + a 1 s + s 2 26

Analóg szűrők Alaptagok: Elsőrendű alaptag: egy valós pólust realizál. Másodrendű alaptag: egy komplex konjugált póluspárt realizál. Megvalósítás: Elsőrendű alaptag: egy RC vagy RL osztó (gyakoribb a RC). Másodrendű alaptag: egy RLC kör, vagy aktív RC-szűrő. A megvalósítás problémái: az alaptagok hatnak egymásra Soros és párhuzamos kapcsolások alakulnak ki. Egy fokozat terheli az előtte levőt. Megoldás: aktív leválasztás (erősítők) ezért előnyösek az aktív RC szűrők 27

Analóg szűrő alaptagok RC tagok: 1 ellenállás + kapacitás elsőrendű alaptag W s W s = = U O s U I s = 1 src + 1 1 sc R + 1 sc LP karakterisztika W s = U O s U I s = R W s = src src + 1 HP karakterisztika R + 1 sc 28

Analóg szűrő alaptagok RLC tagok: 1 ellenállás + kapacitás + induktivitás másodrendű alaptag W s W s = U O s U I s = W s = LP karakterisztika HP karakterisztika 1 sc R + sl + 1 sc 1 s 2 LC + src + 1 = U O s U I s = R + sl s 2 LC + src + 1 W s = s2 LC + RCs s 2 LC + src + 1 29

Analóg szűrő alaptagok RLC tagok: 1 ellenállás + kapacitás + induktivitás másodrendű alaptag LP BP W s = RCs + 1 s 2 LC + src + 1 W s = RCs s 2 LC + src + 1 BS HP W s = s 2 LC + 1 s 2 LC + src + 1 W s = s 2 LC s 2 LC + src + 1 30

Aktív RC szűrő: a Sallen-Key elrendezés W s = U O s U I s = Z 3 Z 4 Z 1 Z 2 + Z 4 Z 1 + Z 2 + Z 3 Z 4 Aluláteresztő (LP) karakterisztika W s = C 1 C 2 R 1 R 2 s 2 + C 2 R 1 +R 2 s + C 1 C 2 Felüláteresztő (HP) karakterisztika R 1 R 2 s 2 W s = R 1 R 2 s 2 + R 2 C 1 +C 2 s + C 1 C 2 31

Toleranciaérzékenység A szűrőkarakterisztika erősen függ az alkalmazott elemek értékeinek pontosságától. Példa: Sallen-Key LP R értéktolerancia: ±1% C értéktolerancia: ±5% Elméleti értékek alkalmazása Standard értékek alkalmazása Tolerancia sáv 32

Digitális szűrők Diszkrét idejű lineáris rendszerekkel realizált szűrők: bemeneti és kimeneti jeleik numerikus sorozatok. Időtartománybeli leírás: w t súlyfüggvény (súlysorozat) y t = w t x t Frekvenciatartománybeli leírás: W z impulzusátviteli függvény az egységkörön értelmezve: z = e i2πft 0 f < f N a fizikailag értelmezhető tartomány T a mintavételi periódusidő, f s = 1 T a mintavételi frekvencia, f n = f s 2 a Nyquist-frekvencia 33

Digitális aluláteresztő szűrő Az ideális LP szűrő karakterisztikája: Amplitúdó-karakterisztika Fázis-karakterisztika állandó azonosan 0. 34

Digitális aluláteresztő szűrő Vajon megvalósítható a gyakorlatban az ideális szűrő karakterisztika: A lehetséges módszer: A bemeneti jelet Fourier transzformáljuk, Az áteresztősávban meghagyjuk, a zárósávban nullázzuk a spektrum értékeket. Inverz Fourier transzformációval megkapjuk a szűrt kimeneti jelet. Mikor alkalmazható? Ha az egész minta rendelkezésre áll utólagos, off-line feldolgozásnál; valós idejű szűrésre nem alkalmas. Megjegyzés: a művelet megfelel egy ablakfüggvény inverz Fourier transzformáltjával való konvolúciónak sin x x alakú súlyfüggvény, végtelen kiterjedésű Ideális szűrőt kapunk? A gyakorlatban nem, mert a transzformációt csak véges mintára tudjuk végrehajtani, ill. a súlyfüggvénynek csak véges darabját tudjuk felhasználni. 35

Digitális aluláteresztő szűrő Közelítő módszerként viszont alkalmazható: Az ideális LP szűrő súlyfüggvénye: az impulzusátviteli függvény inverz Fourier transzformáltja < n < : f w n = c e i2πfnt df = f c e i2πfnt i2πnt f c = fc = ei2πf cnt e i2πf cnt i2πnt sin nπ f c f N = f c nπ f c f N Egy végtelen sorozat: a gyakorlatban csak véges tagja használható, ez megfelel a szűrő véges közelítésének. Gyakorlati megjelenési formája: a kívánt szűrőkarakteriszika véges diszkrét Fourier-transzformáltját képezzük. Kauzális akár rekurzívan is alkalmazható szűrőt kapunk, ha a w n M véges súlyfüggvényt M taggal jobbra tolva alkalmazzuk ez M lépés késletetés visz be. 36

Digitális szűrők Frekvenciatartomány (érvényességi tartomány): Mivel a digitális szűrők átviteli tartományát az f N = f S 2 Nyquist frekvenciáig értelmezzük, gyakori a relatív (vagy normalizált) frekvencia alkalmazása: φ = f f N 0 f < f N 0 φ < 1 φ független az aktuális mintavételi frekvenciától. A tényleges szűrési frekvenciatartomány az alkalmazott mintavételi frekvenciától függ. 37

Digitális szűrők A digitális szűrők alapvető típusai: Véges impulzusválaszú (FIR Finite Impulse-Response) szűrők: w t véges számú elemet tartalmaz. Végtelen impulzusválaszú (IIR Infinite Impulse-Response) szűrők: w t végtelen sorozat. 38

FIR szűrők Véges impulzusválaszú (FIR Finite Impulse-Response) szűrők: Általános kifejezése: időtartományban y t = β 0 x t + β 1 x t 1 + β 2 x t 2 + +β m x t m frekvenciatartományban W z = β 0 + β 1 z 1 + β 2 z 2 + +β m z m polinom A bemeneti jel véges számú minta-értékének súlyozott átlaga. Lehet Mozgóátlag szűrő: folyamatosan, minden mintapontra átlapolással működik. Decimáló szűrő: m bemeneti adatonként szolgálta egy kimeneti értéket. 39

Átlag mint FIR szűrő N-pontos aritmetikai átlag: y t = β 0 x t + β 1 x t 1 + β 2 x t 2 + +β N x t N β i = 1 N y t = x t + x t 1 + x t 2 + + x t N+1 N 40

Példa FIR szűrőre Aritmetikai átlag N = 100 41

Példa FIR szűrőre Ideális LP szűrő N = 100 approximációja 42

Példa FIR szűrőre Ideális LP szűrő N = 100 Hamming approximációja 43

Példa FIR szűrőre Ideális BP szűrő N = 100 approximációja 44

FIR szűrők A FIR szűrők előnyei: Egyszerű szerkezet, könnyű realizálhatóság. Minden esetben stabil. Kevésbé érzékeny a kerekítési hibákra. A FIR szűrők hátrányai: Az alkalmazott rend mellett kis szűrési meredekség. Erősen hullámzó zárótartomány. Késleltetés. 45

IIR szűrők Végtelen impulzusválaszú (IIR Infinite Impulse-Response) szűrők: Általános kifejezése: időtartományban y t = α 1 y t 1 α 1 y t 1 α 1 y t 1 + +β 0 x t + β 1 x t 1 + β 2 x t 2 + +β m x t m frekvenciatartományban W z = β 0 + β 1 z 1 + β 2 z 2 + + β m z m 1 + α 1 z 1 + α 2 z 2 + + α m z n Rekurzív összefüggés: valós idejű megvalósításra alkalmas. Realizáció digitális számítógépekben: racionális törtfüggvény Különböző sémák léteznek: első- és másodrendű alaptagok kaszkád elrendezése, létrahálózat, stb. Optimalizálás minimális műveletszámra, tárhelyre, adatmozgatásra. 46

IIR szűrők tervezése A digitális IIR szűrők tipikus típusai: Butterworth szűrő maximálisan lapos karakterisztika. Csebisev szűrő áteresztőtartományban egyenletes hullámzás. Inverz Csebisev szűrő zárótartományban egyenletes hullámzás. Elliptikus szűrő áteresztő- és zárótartományban egyenletes hullámzás hasonlóan az analóg szűrőkhöz A digitális IIR tervezése: Általában megfelelő tulajdonságú folytonos idejű szűrők diszkretizálása útján történik. Elvileg használható módszer a FIR szűrő racionális approximációja. A gyakorlatban: programok állnak rendelkezésre, pl. Matlab. 47

Példa IIR szűrőre: Butterworth LP 48

Példa IIR szűrőre: elliptikus LP 49

IIR szűrők Az IIR szűrők előnyei: Elérhető nagy meredekség, tervezhető csillapítás és hullámzás. A jól megtervezett a realizálhatósági korlátokat betartó szűrő stabil és nem érzékeny a kerekítési hibákra. Az IIR szűrők hátrányai: Realizálhatósági korlátok miatt előfordulhat instabilitás és érzékenység a kerekítési hibákra. Bonyolultabb szerkezet, nagyobb számítástechnikai kapacitásigény. Késleltetés. 50

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Dr. Soumelidis Alexandros email: soumelidis@mail.bme.hu BME KÖZLEKEDÉSMÉRNÖKI ÉS JÁRMŰMÉRNÖKI KAR 32708-2/2017/INTFIN SZÁMÚ EMMI ÁLTAL TÁMOGATOTT TANANYAG