08-28-95 01:27pm filtr.met
Построение цифрового фильтра.
Цель работы: Получение навыков построения цифровых фильтров.
ВВЕДЕНИЕ.
Построение полноценного фильтра требует больших аппаратных и математических затрат. Обычно сигнал через АЦП вводится в память микро-ЭВМ а затем раскладывается на составляющие одним из известных методов.
При вводе аналоговый сигнал последовательно проходит через ряд устройств:
ДАТЧИК - преобразует исходный сигнал в электрический;
УСИЛИТЕЛЬ - усиливает электрический сигнал до необходимого уровня;
АКТИВНЫЙ ФИЛЬТР - удаляет из сигнала нежелательные составляющие, так как они могут оказаться гармоничными для частоты квантования;
АНАЛОГОВЫЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР - применяется при создании многоканальных АЦП с целью экономии оборудования и упрощения настройки;
АНАЛОГОВЫЙ ЗАПОМИНАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ - необходим для поддержания сигнала на неизменном уровне во время преобразования;
СОБСТВЕННО АЦП - преобразует электрический сигнал в соответствующий ему код.
Каждое из перечисленных устройств имеет НЕИДЕАЛЬНЫЕ характеристики, что приводит к искажению цифрового кода и значительно усложняет задачу обработки заставляя учитывать:
электро-механические характеристики датчика;
собственные шумы усилителя;
электрические параметры фильтра;
сопротивление, ток утечки, паразитные емкости и время переключения мультиплексора;
время выборки (время от момента подачи сигнала на выборку до момента установления выходного сигнала), время хранения (время необходимое для работы ЦАП), скорость потери информации (скорость разряда запоминающей емкости) и коэффициент сквозной передачи (влияние входного сигнала на выходной в режиме хранения) запоминающего элемента;
диапазон (минимальное и максимальное значения входного сигнала), разрещающую способность (количество уровней квантования), линейность (равенство всех элементарных приращений), абсолютную погрешность (точность преобразования), время преобразования, входное сопротивление, ошибку смещения (выходной код при нулевом уровне на входе) АЦП.
Задача
обработки аналового сигнала
существенно облегчается если набор
возможных частот, составляющих
исследуемый сигнал ограничен и
известен.
Достаточно часто приходится решать
еще бодее простую задачу:
определять наличие или
отсутствие сигнала фиксированной
частоты. В этом случае
рекомендуется осуществить
пороговое преобразование сигнала в
цифровую форму с последуюшим
измерением длительностей импульса
и паузы. Измерение длительности
осуществляется таймером, а при его
отсутсвии подсчетом количества
повторений некоторой команды с
известным временем выполнения.
ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.
Для
выполнения лабораторной работы
предлогается исследовать
предложенную (см. рисунок) схему.
Необходимо обратить внимание на
полярность сигнала. Выход схемы
подключен к разряду 7 канала "C"
ППИ (вход ППИ дополнительно защищен
диодом от отрицательного
напряжения). Для индикации наличия
сигнала служит светодиод,
управляемый разрядом 0 канала
"C" ППИ.
Питание ОУ осушествляется от
источника 2*5V.
Рекомендации по отладке программы:
Следует помнить, что программа фильтрации является времязависимой и ее отладка в статическом режиме затруднена;
После набора и проверки правильности необходимо передать управление программе с целью выявления грубых ошибок в коде;
Программа получает данные и управляет светодиодом через программируемый параллельный порт, поэтому следует убедиться в правильности указания режима его работы. Это можно сделать принудительным включением светодиода сразу после программирования порта (соответствующей модификацией программы или при помощи точек останова);
Далее рекомендуется последовательно проконтролировать наличие выходов из циклов поиска фронтов и спадов анализируемого сигнала. Это легко выполняется установкой контрольных точек останова программы;
Поскольку
вычислить точно значения
программных задержек
достаточно трудно (необходимо
знать истинную частоту
тактового питания процессора),
рекомендуется произвести
измерение этих значений
программой фильтрации.
Измеренное точное значение
необходимо подставить в
программу, что приведет к
настройке фильтра на заданное
значение параметра.
 |