Τελικό Project Εργαστηρίου Ηλεκτρονικών Φίλτρων Χειµερινό Εξάµηνο

Σχετικά έγγραφα
Διάρκεια εξέτασης 2 ώρες

(s) V Ιn. ΘΕΜΑ 1 1. Υπολογίστε την συνάρτηση µεταφοράς τάσης του. του κυκλώµατος και χαρακτηρίστε το.

Contents Introduction to Filter Concepts All-Pole Approximations

ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 5γ. Σημειώσεις μαθήματος: E mail:

1) Να σχεδιαστούν στο matlab οι γραφικές παραστάσεις των παρακάτω ακολουθιών στο διάστημα, χρησιμοποιώντας τις συναρτήσεις delta και step.

Α. ΣΚΟΔΡΑΣ ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 6 ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ 1

Σχεδιασμός Φίλτρων. Κυριακίδης Ιωάννης 2011

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών Σημάτων. Διάλεξη 17: Φίλτρα (II)

104Θ Αναλογικά Ηλεκτρονικά 12: Φίλτρα

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Ολοκληρωµένο Περιβάλλον Σχεδιασµού Και Επίδειξης Φίλτρων

Kεφάλαιο 7 Σχεδιασμός IIR Φίλτρων

Second Order RLC Filters

Παρουσίαση του μαθήματος

Ιατρικά Ηλεκτρονικά. Χρήσιμοι Σύνδεσμοι. ΙΑΤΡΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΔΙΑΛΕΞΗ 5α. Σημειώσεις μαθήματος: E mail:

Τ.Ε.Ι. Λαμίας Τμήμα Ηλεκτρονικής

Αντίστροφος Μετασχηματισμός Ζ. Υλοποίηση συστημάτων Διακριτού Χρόνου. Σχεδίαση φίλτρων

Σύνθεση και Σχεδίαση Παθητικών Φίλτρων LC

Σχεδίαση Ενεργών-RC Φίλτρων (Μέρος Ι) (Σύνθεση της συνάρτησης µεταφοράς)

Σχήµα 1: Χρήση ψηφιακών φίλτρων για επεξεργασία σηµάτων συνεχούς χρόνου

Approximation of distance between locations on earth given by latitude and longitude

Φίλτρα διέλευσης: (α) χαμηλών συχνοτήτων (β) υψηλών συχνοτήτων

ΘΕΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ (ΚΙΙΙ)

(jω) ΣΧΗΜΑ 3.1 ΣΧΗΜΑ 3.2

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ

Γ. Τσιατούχας. 1. Διαγράμματα Bode. VLSI systems and Computer Architecture Lab. Φροντιστήρια ΙV

2η Εργαστηριακή Άσκηση: ιαγράµµατα Bode και εφαρµογή θεωρήµατος Thevenin

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

Example Sheet 3 Solutions

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ "ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΦΙΛΤΡΑ"

Assalamu `alaikum wr. wb.

Αναλογικά φίλτρα. Για να επιτύχουµε µια επιθυµητή απόκριση χρειαζόµαστε σηµαντικά λιγότερους συντελεστές γιαένα IIR φίλτροσεσχέσηµετοαντίστοιχο FIR.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

ΑΣΚΗΣΗ 6 Σχεδίαση FIR και IIR φίλτρων στο Matlab

Σχεδιασµός IIR Φίλτρων Φίλτρα «άπειρης» κρουστικής απόκρισης IIR - Infinite impulse response filters

Practice Exam 2. Conceptual Questions. 1. State a Basic identity and then verify it. (a) Identity: Solution: One identity is csc(θ) = 1

Πανεπιστήµιο Κύπρου Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωµάτων και Μετρήσεων

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ BODE ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟ ΤΕΥΧΟΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2

ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ R-C ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ. Η θεωρία της άσκησης καλύπτεται από το βιβλίο του Εργαστηρίου. ( j

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 5

ST5224: Advanced Statistical Theory II

UDZ Swirl diffuser. Product facts. Quick-selection. Swirl diffuser UDZ. Product code example:

1η Εργαστηριακή Άσκηση: Απόκριση κυκλώµατος RC σε βηµατική και αρµονική διέγερση

3. ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΣΥΖΕΥΞΗ ΜΕΣΩ ΠΥΚΝΩΤΗ

Homework 3 Solutions

Finite Field Problems: Solutions

Ειδικά Θέματα Ηλεκτρονικών 1

DESIGN OF MACHINERY SOLUTION MANUAL h in h 4 0.

Inverse trigonometric functions & General Solution of Trigonometric Equations

ΘΕΜΑ 2 1. Υπολογίστε την σχέση των δύο αντιστάσεων, ώστε η συνάρτηση V

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΕΙΣ ΕΝΙΣΧΥΤΩΝ. 10 f Να προσδιορίσετε τις συχνότητες, για τις οποίες το µέτρο της ενίσχυσης είναι 10dB κάτω από την µέγιστη τιµή της.

Σχεδίαση Ηλεκτρονικών Κυκλωμάτων RF

Εργαστήριο Ανάπτυξης Εφαρμογών Βάσεων Δεδομένων. Εξάμηνο 7 ο

ΑΕΝ / ΑΣΠΡΟΠΥΡΓΟΥ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ. Σημειώσεις για τη χρήση του MATLAB στα Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Main source: "Discrete-time systems and computer control" by Α. ΣΚΟΔΡΑΣ ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 4 ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ 1

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου Ι Ασκήσεις Πράξης

ITU-R BT ITU-R BT ( ) ITU-T J.61 (

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 04/02/2011 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

F19MC2 Solutions 9 Complex Analysis

Δυναμική Μηχανών I. Συνάρτηση Απόκρισης Συχνότητας

ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΤΟ ΠΕΔΙΟ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΚΑΙ ΤΩΝ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

«Απόκριση Συχνότητας Ενισχυτών με Τρανζίστορ»

Σύνθεση και Σχεδίαση Παθητικών Φίλτρων

Ψηφιακά Φίλτρα. Κυριακίδης Ιωάννης 2011

Ανάλυση ΓΧΑ Συστημάτων

Σχεδίαση και Προσομοίωση Μικροκυματικών Φίλτρων Butterworth με την χρήση του ADS

Sampling Basics (1B) Young Won Lim 9/21/13

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. 3o Εργαστήριο Σ.Α.Ε

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΦΙΛΤΡΑ

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΣΥΖΕΥΞΗ ΜΕΣΩ ΠΥΚΝΩΤΗ

ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ - ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ Ι Ο ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ

Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος Coursework

ΦΙΛΤΡΑ ΜΕ ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Σχεδίαση και υλοποίηση ζωνoδιαβατού φίλτρου με την προσέγγιση Pascal σε μικροκυματικές συχνότητες

Τελεστικοί Ενισχυτές

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-370: Ψηφιακή Επεξεργασία Σήµατος Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκοντες : Γ. Στυλιανού - Γ.

Section 9.2 Polar Equations and Graphs

Αναλογικά φίλτρα. Τα IIR φίλτρα μπορούν εύκολα να σχεδιασθούν αρχίζοντας από ένα αναλογικό φίλτρο και

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

EE101: Resonance in RLC circuits

0 Τα ηλεκτρικά κυκλώματα ως συστήματα Παράδειγμα Ηλεκτρ. Συστήματος πρώτης τάξης: κύκλωμα «RC» με Εξοδο

ΔΥΝΑΜΙΚΗ & ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ

Εργαστήριο 2. Ενεργοποιώντας τον ήχο (πατάμε στο ηχείο με το patch κλειδωμένο) ακούμε ένα ημίτονο με συχνότητα 440Hz.

Ανάλυση Κυκλωμάτων. Απόκριση Συχνότητας. Φώτης Πλέσσας

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Επικοινωνίες I FM ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ. Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών

ΛΥΣΕΙΣ ΕΞΕΤΑΣΗΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ «ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΙ» ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 05/02/2013

Transcript:

Τελικό Project Εργαστηρίου Ηλεκτρονικών Φίλτρων Χειµερινό Εξάµηνο 2015-16 Ονοµατεπώνυµο: ΚΑΡΑΜΗΤΡΟΣ ΘΕΜΙΣΤΟΚΛΗΣ ώστε τον Αριθµό Μητρώου σας εδώ ==> AM := 99999 Το φύλλο εργασίας αυτό δέχεται προδιαγραφές κανονικοποιηµένου βαθυπερατού φίλτρου και αρχικά υπολογίζει τη συνάρτηση µεταφοράς του µε την ελλειπτική προσέγγιση. Εσεις πρέπει να το επεκτείνεται ώστε να κάνει το ίδιο και µε τις προσεγγίσεις Butterworth και Chebyshev. Απλά ακολουθήστε τις οδηγίες µέσα σε κάθε "περιοχή". Γιά την καλύτερη οργάνωση του προγράµµατος χρησιµοποιούνται "περιοχές" (areas) που ανοίγουν και κλείνουν (expand/collapse). Η πρώτη περιοχή που περιέχει τους υπολογισµούς του ελλειπτικού φίλτρου, είναι κλειδωµένη, δηλ. δεν µπορείτε να την ανοίξετε. Απλά σας δίνει τα απαραίτητα αποτελέσµατα. Μπορείτε να µάθετε περισσότερα για τις "περιοχές" (areas) από το mathcad Help -->Search-->Format area. Πριν ξεκνήσετε, παίξτε λίγο µε τις προδιαγραφές εισάγοντας όποιες επιθυµείτε και παρακολουθήστε τι και πως αλλάζει. Μην ξεχνάτε ότι Ω s >1, το a max είναι µικρό (π.χ. µεταξύ 0.01 και 3 db) και το a min είναι µεγάλο (π.χ. µεταξύ 12 και 120 db). Το a o είναι ασήµαντο και του δίνουµε την τιµή που µας εξυπηρετεί. I. Normalized Elliptic (Cauer) Lowpass Filter Design Color code Result Can be changed Message Definition Give any specifications Ω s := 2 Gain specs relative to a o logarithmic gain (db) a o := 0 a max := 1.5 a min := 60 Elliptic approximation calculations (C) H.G. Dimopoulos Specifications = " are OK!" Equivalent plain gain specifications H o = 1 H c = 0.841395 H s = 0.001 Results Elliptic Filter order ==> N e = 5 λ e := mod N e, 2 λ e = 1 Poles and zeros of the Transfer Function Real pole s R = 0.26697371 Real pole s R exists only for if N e is odd (λ e =1) 9999=No real pole Number of conjugate pole pairs N e λ e and conjugate jω-axis zero pairs ==> n e := (λ e =1 when N e is odd and 0 when N e is even) 2 k e := 1, 2.. n e n e = 2

n e jω-axis conjugate zeros +-jω zero Ω zero ( k e ) = 2.0892465 3.2508049 n e conjugate pair poles Pole Frequencies Pole Q's Ω ph ( k e ) 0.9857977 = Q 0.6684103 ph k e = 7.390883 1.680094 ATTENTION: The transfer function, as calculated from its poles and zeros, must be multiplied by C o ---> C o = 2.5128657 10 3 A.1 Transfer function and gain of the Elliptic filter A.1. Υπολογίστε την συνάρτηση µεταφοράς H e (s) και το λογαριθµικό κέρδος G e (W) του ελλειπτικού φίλτρου από τους πόλους και τα µηδενικά της. H e ( s) := G e ( Ω) := A.1 Transfer function and gain of the Elliptic filter A.2 Gain Plot of the Elliptic filter A.2. Παραστήστε γραφικά το λογαριθµικό κέρδος G e (Ω) από την συνάρτηση µεταφοράς του ελλειπτικού φίλτρου. Χρησιµοποιήστε λογαριθµικό άξονα συχνοτήτων από 0.1-10 για να έχετε τη συνολική καµπύλη κέρδους.. Για να έχετε τις λεπτοµέρειες της ζώνης διέλευσης, δώστε ένα δεύτερο διάγραµµα µε γραµµικό άξονα συχνοτήτων από 0 έως 1. Από τα διαγράµµατα πρέπει να προκύπτει ότι πληρούνται οι προδιαγραφές. (Αν θέλετε να ελέγξετε την ορθότητα των υπολογισµών σας µέχρι εδώ, συγκρίνετε την δική σας απόκριση κέρδους G e (Ω) µε την G elo (Ω), η οποία έχει προϋ[πολογιστεί στην κλειδωµένη περιοχή.) Ω:= 0.1, 0.11.. 9

Elliptic Full Gain Response 1.981 10 4 G e ( Ω) a o a min 115.491 0.1 Ω Ω s Ω pb := 0, 0.001.. 0.9999 Elliptic Passband Gain Response 0 G e Ω pb a o a max 3 0 Ω pb Ω s 0.999 A.2 Gain Plot of the Elliptic filter II. Normalized Butterworth Lowpass Filter Design B.1. Butterworth filter B. Υπολογίστε την συνάρτηση µεταφοράς H But (s) του φίλτρου Butterworth µε τις ίδιες προδιαγραφές. Χρησιµοποιήστε το σύµβολο N But για την τάξη. Απλά συµπληρώστε τους παρακάτω ορισµούς. Butterworth normalized LP filter design Ω s = 2 a o = 0 a max = 1.5 a min = 60 β max := Butterworth decimal order N Bdec := N But := λ But := Filter has n B conjugate pole pairs --> n B :=

Poles Pole frequencies Pole Q's s B ( k) := Ω B ( k) := Q B ( k) := Real pole s Br := Transfer function H But (s) in terms of pole frequencies Ω B and Q B H But ( s) := G But ( Ω) := 20 log Ω:= 0.1, 0.11.. 9 Butterworth Full Gain Response 4.198 10 4 G But ( Ω) a o a min 116.696 0.1 Ω Ω s Ω pb := 0, 0.001.. 0.9999 Butterworth Passband Gain Response 3.376 10 6 G But Ω pb a o a max 1.5 0 Ω pb Ω s 0.999 B.1. Butterworth filter

III. Normalized Chebyshev Lowpass Filter Design B.2. Chebyshev filter B.2. Υπολογίστε την συνάρτηση µεταφοράς H Che (s) του φίλτρου Chebyshev µε τις ίδιες προδιαγραφές. Χρησιµοποιήστε το σύµβολο N Che για την τάξη. Απλά συµπληρώστε τους παρακάτω ορισµούς. Chebyshev normalized LP filter design Ω s = 2 a o = 0 a max = 1.5 a min = 60 ε max := C N ( N, x) := cosh( N acosh( x) ) Chebyshev decimal order N Cdec := N Che := λ Che := Filter has n C conjugate pole pairs --> n C := Poles s C ( k) := Pole frequencies Pole Q's Ω C ( k) := Q C ( k) := Real pole s Cr := Transfer function H Che (s) in terms of pole frequencies Ω C and Q C c m 2 := N Che 1 H Che ( s) := G Che ( Ω) := 20 log Ω:= 0.1, 0.11.. 9

Chebyshev Full Gain Response 4.198 10 4 G Che ( Ω) a o a min 116.696 0.1 Ω Ω s Ω pb := 0, 0.001.. 0.9999 Chebyshev Passband Gain Response 3.376 10 6 G Che Ω pb a o a max 1.5 0 Ω pb Ω s 0.999 B.2. Chebyshev filter N e = 5 N But = N Che = Γ. Combined gain plot Γ. Παραστήστε γραφικά στο ίδιο διάγραµµα το λογαριθµικό κέρδος των τριών φίλτρων. Χρησιµοποιήστε λογαριθµικό άξονα συχνοτήτων από 0.1 έως 10 για να έχετε τη συνολική καµπύλη κέρδουςκαι γραµµικό άξονα συχνοτήτων από 0 έως 1 για να έχετε το κέρδος στη ζώνη διέλευσης µε λεπτοµέρεια. Από τα διαγράµµατα να προκύπτει ότι πληρούνται οι προδιαγραφές και από τα τρία φίλτρα. Ω s = 2 a o = 0 a max = 1.5 a min = 60 N e = 5 N But = N Che = Ω:= 0.1, 0.11..

Full Responses (db) 1.929 10 15 G e ( Ω) G But ( Ω) G Che ( Ω) a o a min 90 0.1 Ω Ω s Ω pb := 0, 0.01.. 0.9999 Passband Responses (db) 5.786 10 15 G e Ω pb G But Ω pb G Che Ω pb a o a max 1.5 0 Ω pb 1.1 Γ. Combined gain plot IV. Active-RC Realization of a Chebyshev Lowpass Filter

.1. Σχεδιάστε ένα ενεργό-rc βαθυπερατό φίλτρο µε απόκριση Chebyshev, µε τις παρακάτω προδιαγραφές που εξαρτώνται από τον αριθµό µητρώου σας. f c = 1000 Hz f s = 2500 Hz a max = 1 db a min = 42 db.2. Όταν έχετε υπολογίσει όλα τα στοιχεία των βαθµίδων του κανονικοποιηµένου φίλτρου, υπολογίστε την συνάρτηση µεταφοράς H a (s) από το κύκλωµα και την αντίστοιχη συνάρτηση λογαριθµικού κέρδους G a (Ω) και συγκρίνετέ την µε την αντίστοιχη συνάρτηση λογαριθµικού κέρδους G Che (Ω) του ερωτήµατος Β.2, σχεδιάζοντας τις δύο καµπύλες στο ίδιο διάγραµµα. ΥΠΟ ΕΙΞΗ: Αν σας εξυπηρετεί, πηγαίνετε στις αρχικές προδιαγραφές και επιλέξτε την τιµή του a o έτσι ώστε να βολεύει την υλοποίησή σας χωρίς πρόσθετη βαθµίδα κέρδους. (Αν δεν το καταλαβαίνετε αυτό, δεν πειράζει, εσείς χάνετε...).3. Αποκανονικοποιήστε το κύκλωµα για την προδιαγεγραµµάνη f c και προσοµοιώστε το στο Pspice, επιβεβαιώνοντας ότι το φίλτρο σας συµπεριφέρεται κατά τα αναµενόµενα και ικανοποιεί τις προδιαγραφές σας. f c = 1000 Hz f s = 2500 Hz a max = 1 db a min = 42 db