dsp 9 iir filter design...

Post on 07-Mar-2018

257 Views

Category:

Documents

10 Downloads

Preview:

Click to see full reader

TRANSCRIPT

DSP 9IIR Filter Design

การออกแบบตวักรองดจิติอลแบบ IIR

DSP 9IIR Filter Design

การออกแบบตวักรองดจิติอลแบบ IIR

รศ.ดร. พรีะพล ยวุภษิูตานนท์

ภาควชิา วศิวกรรมอเิล็กทรอนกิส์

CESdSP DSP9-1EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

เป้าหมาย• นศ ออกแบบตวักรองดจิติอล IIR ไดจ้ากตวักรอง

แอนะลอกตน้แบบและรูจ้กัขอ้ดขีองแตล่ะวธิีการออกแบบ

• นศ ออกแบบตวักรองดจิติอล IIR ไดจ้ากตวักรองแอนะลอกตน้แบบและรูจ้กัขอ้ดขีองแตล่ะวธิีการออกแบบ

CESdSP DSP9-2EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

เปรียบเทยีบตัวกรอง IIR กับ FIRFIR IIR

1. สามารถออกแบบใหผ้ลตอบสนอง 1. เฟสมกัไม่เป็นเชิงเส้น

2. มีเสถียรภาพเสมอ 2. อาจจะไม่เสถียรกไ็ด้

3. IIRอนัดบัเท่าๆกนั

3. FIR3. IIRอนัดบัเท่าๆกนั

3. FIR

4. ไม่สามารถใชท้ฤษฎีตวักรองแอนะลอก (Analogue filter theory) ในการออกแบบได้

4. สามารถออกแบบบนทฤษฎีตวักรอง

CESdSP DSP9-3EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

การสร้างตัวกรองดจิติอลแบบ IIR

•– (Impulse Invariance

Transformation)• ออกแบบงา่ย เพราะ เป็นการสุม่อมิพลัส์จากตน้แบบ• แตอ่าจเกดิ aliasing ได้

– การแปลงไบลเินียร์ (Bilinear Transformation)•• แตไ่มเ่กดิปญัหา aliasing

•– (Impulse Invariance

Transformation)• ออกแบบงา่ย เพราะ เป็นการสุม่อมิพลัส์จากตน้แบบ• แตอ่าจเกดิ aliasing ได้

– การแปลงไบลเินียร์ (Bilinear Transformation)•• แตไ่มเ่กดิปญัหา aliasing

CESdSP DSP9-4EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ทบทวนตัวกรองแอนะลอก (Analogue Filter)

( )( )

( )a

Y sH s

X s

( ) ( ) ( )Y s H s X s( )aH s( )X s

ฟังกช์นัถ่ายโอนกาํหนดไดเ้ป็น

s j ( )

( )( )a

Y sH s

X s

11 1 0

11 1 0

( )( )

( )

( ... )

...

a

L LL

N NN

Y sH s

X s

k s b s b s b

s a s a s a

N= อนัดบั (order) ของตวักรอง

s j

CESdSP DSP9-5EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ตาํแหน่งโพลของระบบ (x) กาํหนดความเสถียร

j

x x

x j

x x

โพลทกุตวัตอ้งอยู่ของ s-plane

CESdSP DSP9-6EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

-2 -0.1

x -j

ตวัอยา่ง

วธิทีาํ2

1( )

5 6a

sH s

s s

2

1 2 1( )

5 6 3 2a

sH s

s s s s

โพลมสีองตวัคอื

1 23, 2p p

1( ) ( ( ))a ah t L H s

โพลมสีองตวัคอื

ผลตอบสนองอมิพลัสค์อื

(inverse Laplace transform)CESdSP DSP9-7EEET0485 Digital Signal Processing

http://embedsigproc.wordpress.comAssoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

0.18

0.2

0.22

2

1( )

5 6a

sH s

s s

CESdSP DSP9-8EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100.08

0.1

0.12

0.14

0.16

การออกแบบตัวกรองดจิติอล IIR โดยวธิ ี

(Impulse Invariance Design)

( ) ( )ah n h nT

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-9

การออกแบบตัวกรองดจิติอล IIR โดยวธิ ี

(Impulse Invariance Design)

T j j Te e unit circle jz e

s j

จาก

บนแกนจนิตภาพและ(สาํหรบั กรณีตวักรองดจิติอล)(สาํหรบั กรณีตวักรองแอนะลอก)

sTz es j

1 2( ) ( )a

k

H z H s j kT T

ความสมัพนัธข์อง ตวักรองแอนาลอกและตวักรองดจิติอลเป็น

บนแกนจนิตภาพและ (สาํหรบั กรณีตวักรองแอนะลอก)

CESdSP DSP9-10EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

คาํนวณผลตอบสนองอมิพลัส์ h(n)

• จาก

• จากการแปลงลาปลาซผกผนั จะไดผ้ลตอบสนองอมิพลัส์

1

( )N

ka

k k

CH s

s p

• จาก

• จากการแปลงลาปลาซผกผนั จะไดผ้ลตอบสนองอมิพลัส์

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-11

1

( ) k

Np t

a kk

h t C e

การหาผลตอบสนองอมิพ ัลส์แบบไม่h(n)

• จาก

• จะได้

( ) ( )a t nTh n h t

1

( ) ( )

k

a

Np Tn

kk

h n h nT

C e

• จาก

• จะได้

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-12

1

( ) ( )

k

a

Np Tn

kk

h n h nT

C e

ตัวกรองดจิติอลจากวิธ ีผลตอบสนองอมิ

0 1

1

1 0

11

( ) ( )

( )

( )

1

k

k

k

n

n

Np Tn n

kn k

Np T n

kk n

Nk

p Tk

H z h n z

C e z

C e z

C

e z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing

http://embedsigproc.wordpress.comAssoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

DSP9-13

0 1

1

1 0

11

( ) ( )

( )

( )

1

k

k

k

n

n

Np Tn n

kn k

Np T n

kk n

Nk

p Tk

H z h n z

C e z

C e z

C

e z

kp Tkz e

โพลของตวักรองดจิติอล

สรุป

1

( )N

ka

k k

CH s

s p

1

1

( )1 k

Nk

p Tk

CH z

e z

ตวักรองดจิิตอลตวักรองแอนะลอก

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-14

1

( )N

ka

k k

CH s

s p

1

1

( )1 k

Nk

p Tk

CH z

e z

ข้อพจิารณา 1Re( )s

0 1z

จงึไดว้า่ ดา้นซา้ยของ s-plane ถกู map ไปยงั ภายใน unitcircle (|z|<1)จงึไดว้า่ ดา้นซา้ยของ s-plane ถกู map ไปยงั ภายใน unitcircle (|z|<1)

CESdSP DSP9-15EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ข้อพจิารณา 21 2

( ) ( )ak

H z H s j kT T

จาก

เราพบวา่ H(z) มคีวามเป็นคาบทกุๆ 2

T

เราพบวา่ H(z) มคีวามเป็นคาบทกุๆ 2

T

หรอื หมายความวา่ สาํหรบั Ha(s) ต่างคา่, H(z) อาจใหค้า่เดยีวกนั การ mapping many-to-one

CESdSP DSP9-16EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ข้อพจิารณา 3

1( ) ( ),j

aH e H jT T

( ) ( ) 0a aH j H jT

T

หาก

ระบบจะไมเ่กดิ aliasing

เรเดยีน/วนิาที

ระบบจะไมเ่กดิ aliasing

จะมีโอกาสเกิดการ aliasing

CESdSP DSP9-17EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

การmapping ของการแปลง Impulse Invariance

j

Re

Im

T

3

T

mapping

ReT

T

3

T

s-plane z-planeCESdSP DSP9-18EEET0485 Digital Signal Processing

http://embedsigproc.wordpress.comAssoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ตวัอยา่ง

วธิทีาํ

จาก

จงหา ตวักรอง IIR impulse invarianceอตัราสุม่ T=0.1 วนิาที

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-19

โพลทางแอนาลอก ถกูแปลงเป็น โพลดจิติอล

1

( )N

ka

k k

CH s

s p

1

1

( )1 k

Nk

p Tk

CH z

e z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-20

T=0.5

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-21

เกดิแอลแิอส

สงู

T=0.2

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-22

T=0.1

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-23

QUIZ

วธิทีาํ

2

1( )

5 6a

sH s

s s

2

1 2 1( )

5 6 3 2a

sH s

s s s s

จาก

จงหา ตวักรอง IIR impulse invarianceอตัราสุม่ T=0.1 วนิาที

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-24

2

1 2 1( )

5 6 3 2a

sH s

s s s s

โพลทางแอนาลอก ถกูแปลงเป็น โพลดจิติอล

1

( )N

ka

k k

CH s

s p

1

1

( )1 k

Nk

p Tk

CH z

e z

3 1 2 1

2 1( )

1 1T TH z

e z e z

CESdSP DSP9-25EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

[QUIZ] T=0.05 วนิาท ี• จงคาํนวณ

3(0.05) 1 2(0.05) 1

2 1( )

1 1H z

e z e z

3 1 2 1

2 1( )

1 1T TH z

e z e z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-26

1

1 2

1 0.95( )

1 1.76 0.778

zH z

z z

3(0.05) 1 2(0.05) 1

2 1( )

1 1H z

e z e z

T=0.1 วินาท ี

แทนคา่ T=0.1 วนิาท ีจะได้

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-27

1

1 2

1 0.905( )

1 1.5595 0.6058

zH z

z z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-28

T=0.1

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-29

T=0.05

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-30

T=0.02

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-31

QUIZ

• จากตวักรองแอนะลอก

• A) หาสมการ ตวักรองแบบอมิพลัส์ไมจ่าํกดั (InfiniteImpulse Response) หรือ IIR H(z) จากวธิีการแปลง

• B) จงหา H(z) T= 1 วนิาที

5( )

5 6a

sH s

s s

• จากตวักรองแอนะลอก

• A) หาสมการ ตวักรองแบบอมิพลัส์ไมจ่าํกดั (InfiniteImpulse Response) หรือ IIR H(z) จากวธิีการแปลง

• B) จงหา H(z) T= 1 วนิาทีCESdSP EEET0485 Digital Signal Processing

http://embedsigproc.wordpress.comAssoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

DSP9-32

5( )

5 6a

sH s

s s

ตัวกรองแอนะลอกต้นแบบบตัเตอร์เวทิ(Butterworth Lowpass Analogue Filter

prototype)

1

1 2

( )( )

( )( )...( )

Nc

LP N

ii

Nc

N

H ss p

s p s p s p

1

1 2

( )( )

( )( )...( )

Nc

LP N

ii

Nc

N

H ss p

s p s p s p

pi คอื โพลของตวักรองN อนัดบัของตวักรอง

ต้นแบบบตัเตอรเ์วิท(Butterworth lowpass prototype)CESdSP DSP9-33EEET0485 Digital Signal Processing

http://embedsigproc.wordpress.comAssoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

1(First order Butterworth Prototype Filter )

•• แทน

• คาํนวณขนาดยกกาํลงัสอง

( ) cLP

c

H ss

s j

( ) cLP

c

H jj

•• แทน

• คาํนวณขนาดยกกาํลงัสอง

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-34

2

2

1( )

1

LP

c

H j

( ) cLP

c

H jj

กรองบัตเตอร์เวทิ• ตย

• Sol

500( )

500LPH ss

• ตย

• Sol

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-35

500( )

500LPH ss Pole = -500

500( )

500LPH jj

500c

•• แทน

• คาํนวณขนาดยกกาํลงัสอง

s j

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-36

500( )

500LPH jj

500c

•• แทน

• คาํนวณขนาดยกกาํลงัสอง 2( )LPH j

2

2

2

2 2

2

( ) ( ) ( )

500

( 500)( 500)

500

5001

1500

LP LP LPH j H j H j

j j

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing

http://embedsigproc.wordpress.comAssoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

DSP9-37

2

2

2

2 2

2

( ) ( ) ( )

500

( 500)( 500)

500

5001

1500

LP LP LPH j H j H j

j j

H(j)0

250

2

11

01

500

2

10.8

2501

500

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-38

250

500

100

2

10.8

2501

500

2

10.5

5001

500

2

10.2

10001

500

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

X: 500Y: 0.5

|HLP

(j)|2 500c 0.5

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-39

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

X: 500Y: 0.5

|HLP

(j)|2 500c 0.5

N=1

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-40

N=2

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-41

N=3

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-42

• สาํหรบั

• จะได้

2

2

1( )

1

LP N

c

H j

• สาํหรบั

• จะได้

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-43

1 2

1

( )( )( )...( )

( )

N Nc c

LP NN

ii

H ss p s p s p

s p

2

2

1( )

1

LP N

c

H j

Example

• จาก

• จงคาํนวณ

2

4

1( )

1 16LPH j

( )LPH s

• จาก

• จงคาํนวณ

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-44

( )LPH s

1 2

( )( )( )...( )

Nc

LPN

H ss p s p s p

2

4

2 2

2 2

1( )

1 161

1 2

1

11/ 2

LPH j

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-45

2

4

2 2

2 2

1( )

1 161

1 2

1

11/ 2

LPH j

H(j)0

0.25 4

11

1 16 0

41

1 0.94121 16 0.25

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-46

0.25

0.5

0.75

41

1 0.94121 16 0.25

41

0.51 16 0.5

41

0.16491 16 0.75

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-47

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-48

2

1 2

( )( )( )

caH s

s p s p

2

2

2

(1/ 2)( )

( (1 2)( 2 2 2 2))( (1 2)( 2 2 2 2))

(1/ 2)

( ( 2 4 2 4))( ( 2 4 2 4))

0.25

2 12 4

aH ss j s j

s j s j

s s

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-49

2

2

2

(1/ 2)( )

( (1 2)( 2 2 2 2))( (1 2)( 2 2 2 2))

(1/ 2)

( ( 2 4 2 4))( ( 2 4 2 4))

0.25

2 12 4

aH ss j s j

s j s j

s s

QUIZ

• จาก

• จงคาํนวณ

2

4

1( )

1 0.0625LPH j

( )LPH s

• จาก

• จงคาํนวณ

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-50

( )LPH s

1 2

( )( )( )...( )

Nc

LPN

H ss p s p s p

2

4

2 2

2 2

1( )

1 0.06251

( )1

161

12

LPH j

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-51

2

4

2 2

2 2

1( )

1 0.06251

( )1

161

12

LPH j

H(j)0

1 4

11

1 0.0625 0

41

0.94121 0.0625 1

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-52

1

2

3

41

0.94121 0.0625 1

41

0.51 0.0625 2

41

0.16491 0.0625 3

N=2, Cutoff = 2 radians

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-53

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-54

2

1 2

( )( )( )

caH s

s p s p

2

2

(2)( )

( (2)( 2 2 2 2))( (2)( 2 2 2 2))

4

( ( 2 2))( ( 2 2))

4

2 2 4

aH ss j s j

s j s j

s s

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-55

2

2

(2)( )

( (2)( 2 2 2 2))( (2)( 2 2 2 2))

4

( ( 2 2))( ( 2 2))

4

2 2 4

aH ss j s j

s j s j

s s

Example

• จาก

• จงคาํนวณ

2

6

1( )

1 64LPH j

( )LPH s

• จาก

• จงคาํนวณ

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-56

( )LPH s

1 2

( )( )( )...( )

Nc

LPN

H ss p s p s p

2

6

6

2 3

1( )

1 641

11/ 2

1

11/ 2

LPH j

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-57

2

6

6

2 3

1( )

1 641

11/ 2

1

11/ 2

LPH j

N=3

H(j)0

0.25 6

11

1 64 0

61

0.98461 64 0.25

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-58

0.25

0.5

0.75

61

0.98461 64 0.25

61

0.51 64 0.5

61

0.08071 64 0.75

N=3

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-59

N=1,2,3

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-60

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-61

2

2 3 4

( )( )( )( )

caH s

s p s p s p

N=3

3

2

(1/ 2)( )

( (1/ 2)( 0.5 0.866))( ( 0.5))( (1/ 2)( 0.5 0.0.866))

0.125

( 0.5)( 0.25 0.433))( 0.25 0.433))

0.125

( 0.5)( 0.5 0.25)

aH ss j s s j

s s j s j

s s s

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-62

3

2

(1/ 2)( )

( (1/ 2)( 0.5 0.866))( ( 0.5))( (1/ 2)( 0.5 0.0.866))

0.125

( 0.5)( 0.25 0.433))( 0.25 0.433))

0.125

( 0.5)( 0.5 0.25)

aH ss j s s j

s s j s j

s s s

QUIZ

• จาก

• จงคาํนวณ

2

6

1( )

1 0.015625LPH j

( )LPH s

• จาก

• จงคาํนวณ

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-63

( )LPH s

1 2

( )( )( )...( )

Nc

LPN

H ss p s p s p

2

6

2 3

2 3

1( )

1 0.0156251

( )1

641

12

LPH j

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-64

2

6

2 3

2 3

1( )

1 0.0156251

( )1

641

12

LPH j

H(j)0

1 6

11

1 0.015625 0

61

0.98461 0.015625 1

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-65

1

2

3

61

0.98461 0.015625 1

61

0.51 0.015625 2

61

0.08071 0.015625 3

N=3, Cutoff = 2 radians

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-66

3

2

3 2

(2)( )

( (2)( 0.5 0.866))( ( 2))( (2)( 0.5 0.0.866))

8

( 2)( 1 1.732))( 1 1.732)

8

( 2)( 2 4)

8

( 4 8 8)

aH ss j s s j

s s j s j

s s s

s s s

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-67

3

2

3 2

(2)( )

( (2)( 0.5 0.866))( ( 2))( (2)( 0.5 0.0.866))

8

( 2)( 1 1.732))( 1 1.732)

8

( 2)( 2 4)

8

( 4 8 8)

aH ss j s s j

s s j s j

s s s

s s s

N=2 and 3, Cutoff = 2 radians

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-68

(Butterworth lowpass prototype)

c

2

2

1( )

1

LP N

c

H j 2

( ) 0.5LP cH j = -3 dBc 2

( ) 0.5LP cH j

2

2

1( )

1pLP NH j

1c เราไดต้วักรองตน้แบบบตัเตอรเ์วิทอนัดบั N เป็น

= -3 dB

CESdSP DSP9-69EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

dBM

2

( )pLPH j

0 dB

-3 dB

dBM

0.707

1

1c a

dBM

dB( /10 )10

10

log (10 1)

2 log

M

a

N

ใชร้ว่มกบั MdBเป็นตวักาํหนดคา่ N

CESdSP DSP9-70EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

dBM

ตารางเวทิ

1N

1

1 s

( )pLPH s

2

3

1

1 s

2

1

2 1s s

3 2

1

2 2 1s s s

CESdSP DSP9-71EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Prototype at N=1,2,3

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.2

0.4

0.6

0.8

1

(radians/second)

|HLp

p(j )|

N=1N=2N=3

0.707

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-72

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.2

0.4

0.6

0.8

1

(radians/second)

|HLp

p(j )|

N=1N=2N=3

cutoff ใดๆ• แทน

c

ss

1N

1

1 s

( )pLPH s 1c

2

2 s

2c ( )LPH s

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-73

1

2

3

1

1 s

2

1

2 1s s

3 2

1

2 2 1s s s

2

2 s

2

4

2 2 4s s

3 2

8

4 8 8s s s

QUIZ

• จงออกแบบตวักรองแอนะลอกจากตวักรองแอนะลอกN=2( )

pLPH s• จงออกแบบตวักรองแอนะลอกจากตวักรองแอนะลอก

N=2

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-74

) 0.5

) 500c

c

a

b

• A)

• B)

2

0.25( )

20.25

2

LPH s

s s

• A)

• B)

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-75

2

0.25( )

20.25

2

LPH s

s s

2

250000( )

500 2 250000LPH s

s s

การแปลงไบลิเนียร์Bilinear Transformation

2 1

1

zs

T z

1 / 2

1 / 2

sTz

sT

ในการแปลงไบลเินียร ์ใชก้ารแทน s ในฟังกช์นัถ่ายโอนดว้ย

หรอืกลบักนั 1 / 2

1 / 2

sTz

sT

1 02 2

T Tsz s z

fix linear เทยีบกบัแต่ละตวัแปร

bilinear “Bilinear สาํหรบั s และ z”

หรอืกลบักนั

CESdSP DSP9-76EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

j

Re

Im

การmapping ของการแปลงไบลิเนียร์

Re

s-plane z-plane

s j jz e

CESdSP DSP9-77EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Example

• จาก

• จงแปลงเป็นตวักรองดจิติอล IIR ดว้ยวธิี BilinearTransform โดยให้ T=1

1( )

1pLPH ss

• จาก

• จงแปลงเป็นตวักรองดจิติอล IIR ดว้ยวธิี BilinearTransform โดยให้ T=1

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-78

2 1

1

( ) ( )a zs

T z

H z H s

1( )

11 2

1

1

1 2 1

1

3 1

H zz

z

z

z z

z

z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-79

1( )

11 2

1

1

1 2 1

1

3 1

H zz

z

z

z z

z

z

QUIZ

วธิทีาํ

2

1( )

5 6a

sH s

s s

2 1

1

( ) ( )a zs

T z

H z H s

จงออกแบบ ตวักรอง IIR โดยใชว้ธิี bilinear transform T=1

2 1

1

( ) ( )a zs

T z

H z H s

2

12 1

1( )

1 12 5 2 6

1 1

z

zH z

z z

z z

2

2

0.15 0.1 0.05( )

0.2

z zH z

z z

CESdSP DSP9-80EEET0485 Digital Signal Processing

http://embedsigproc.wordpress.comAssoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

เปรียบเทยีบความไม่สอดคล้องของ

0 2 4 6 8 100

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

and

Analogue and Digital Filters

AnalogueDigital

CESdSP DSP9-81EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ch9_PrewarpedEffect.m0 2 4 6 8 100

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

and

Analogue and Digital Filters

AnalogueDigital

ความไม่เป็นเช ิงเส้นในการแปลงไบลิเนียร์(T=1)

dsp_9_4.epsCESdSP DSP9-82EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

การปรีวาร์ป Prewarping

•เป็นดจิติอล แตเ่ราจะตอ้งใชท้ฤษฎตีวักรองแอนะลอกใน

แอนะลอก•

จรงิ• การปรีวาร์ป (Prewarping)

•เป็นดจิติอล แตเ่ราจะตอ้งใชท้ฤษฎตีวักรองแอนะลอกใน

แอนะลอก•

จรงิ• การปรีวาร์ป (Prewarping)CESdSP DSP9-83EEET0485 Digital Signal Processing

http://embedsigproc.wordpress.comAssoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

(Prewarped Analogue Frequency)2 1

1

zs

T z

/ 2 / 2 / 2

/ 2 / 2 / 2

2 1

1

2 ( )

( )

2 2 sin( / 2)

2 cos( / 2)

j

j

j j j

j j j

ej

T e

e e e

T e e e

j

T

s j jz e แทน และ ใน

/ 2 / 2 / 2

/ 2 / 2 / 2

2 1

1

2 ( )

( )

2 2 sin( / 2)

2 cos( / 2)

j

j

j j j

j j j

ej

T e

e e e

T e e e

j

T

2tan( / 2)

T (prewarped analogue freq.)

CESdSP DSP9-84EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

เปรียบเทยีบสเปคตรัมแอนะลอกและดจิติอล จากการแปลงไบลิเนียร์

แอนะลอก

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-85

แอนะลอก

ดจิติอล

0 1 2 3 40

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Prewarped Analogue and Digital Filters

AnalogueDigital

เปรียบเทยีบหลังจาก “ปรีวาร์ป” แล้ว

สองตวักรองซอ้นทบักนั

0 1 2 3 40

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Prewarped Analogue and Digital Filters

AnalogueDigital

CESdSP DSP9-86EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ch9_PrewarpedEffect.m

สองตวักรองซอ้นทบักนั

0 2 4 6 8 100

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

and

Analogue and Digital Filters

AnalogueDigital

0 1 2 3 40

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Prewarped Analogue and Digital Filters

AnalogueDigital

0 2 4 6 8 100

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

and

Analogue and Digital Filters

AnalogueDigital

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-87

0 1 2 3 40

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Prewarped Analogue and Digital Filters

AnalogueDigital

ด้วยวธิ ีไบลิเนียร์โดยใช้ตวักรองต้นแบบบตัเตอร์เวทิ1.

2. ทาํปรวีารป์ (Prewarp)

,c c a aT T เรเดยีน

3. รีตวักรองตน้แบบ

(2 / ) tan( / 2), (2 / ) tan( / 2)c c a aT T 2. ทาํปรวีารป์ (Prewarp)

/ 'a a c เรเดยีน/วนิาที

เรเดยีน/วนิาที

CESdSP DSP9-88EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

dB( /10)10

10

log (10 1)

2 log

M

a

N

4. หาอนัดบั N จาก

MdB= a

5. N และ/ 'cs s

( )pLPH s

เรเดยีน/วนิาที

5. N และ/ 'cs s

( )pLPH s

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H s H s

CESdSP DSP9-89EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

2 1

1'

1 1

tan( / 2) 1

( ) ( )

( )

p

c

p

c

zLP LP T zs

LP zs

z

H z H s

H s

6. หา ( )LPH z จาก โดยไดก้ารแปลงไบลเินียร ์โดยแทน2 1

1

zs

T z

หรอื

( )pLPH s

2 1

1'

1 1

tan( / 2) 1

( ) ( )

( )

p

c

p

c

zLP LP T zs

LP zs

z

H z H s

H s

CESdSP DSP9-90EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ตวัอยา่ง

2000 Hz และมกีารลดทอนอยา่งน้อย 5 dB4000 Hz 20 kHz

วธิทีาํ

2 (2000)0.2

200002 (4000)

0.420000

c c

a a

T

T

1.

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-91

2 (2000)0.2

200002 (4000)

0.420000

c c

a a

T

T

เรเดยีน

เรเดยีน

2. ทาํปรวีารป์

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.1 ) 0.325(2 / )c cT T T

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.2 ) 0.726(2 / )a aT T T

3.

เรเดยีน/วนิาที

เรเดยีน/วนิาที

' 0.325(2 / ) 1

' 0.726(2 / )' 0.726(2 / )

' 0.325(2 / )

c c

aa a

c

T

TT

T

2.234a เรเดยีน/วนิาที

CESdSP DSP9-92EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

db( /10)10

10

log (10 1)

2 log

M

a

N

4.แทนคา่ใน( 5/10)

10

10

log (10 1)

2 log 2.234

0.479

N

เลอืกอนัดบัเป็นเลขจาํนวนเตม็,ได้ 1N

5. หาตวักรองตน้แบบจากตาราง

1( )

1pLPH ss

กรณี N=1

CESdSP DSP9-93EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

2' 0.325c

s ss

T

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H s H s

2

0.325

1

1

20.325

20.325

s

T

s

T

sT

CESdSP DSP9-94EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H s H s

2

0.325

1

1

20.325

20.325

s

T

s

T

sT

2 1

1

( ) ( )pLP LP z

sT z

H z H s

2 1

1

20.325

20.325

20.325 0.325

2 1 2 10.325 0.325

1 1

zs

T z

T

sT

Tz z

T z T z

6. หา HLP(z)2 1

1

zs

T z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-95

2 1

1

20.325

20.325

20.325 0.325

2 1 2 10.325 0.325

1 1

zs

T z

T

sT

Tz z

T z T z

0.325 0.325( )

1.325 0.675LP

zH z

z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-96

0.325 0.325( )

1.325 0.675LP

zH z

z

QUIZ

•หน่วย dB ของ

• เรเดยีน• โดยการแทน

0.325 0.325( )

1.325 0.675LP

zH z

z

•หน่วย dB ของ

• เรเดยีน• โดยการแทน

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-97

0.325 0.325( )

1.325 0.675LP

zH z

z

0, 0.2 , 0.4 ,

jz e 0.325 0.325

( )1.325 0.675

jj

LP j

eH e

e

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6-20

-15

-10

-5

0

Digital Frequency () rad

Mag

nitu

de

-3 dB-7.7 dB

0.325 0.325( )

1.325 0.675

jj

LP j

eH e

e

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-98

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6-20

-15

-10

-5

0

Digital Frequency () rad

Mag

nitu

de-7.7 dB

0.2*pi 0.4*pi

QUIZ 1

2000 Hz และมกีารลดทอนอยา่งน้อย 5 dB3000 Hz 20 kHz

วธิทีาํ

2 (2000)0.2

200002 (3000)

0.320000

c c

a a

T

T

1.

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-99

2 (2000)0.2

200002 (3000)

0.320000

c c

a a

T

T

เรเดยีน

เรเดยีน

2. ทาํปรวีารป์

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.1 ) 0.325(2 / )c cT T T

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.15 ) 0.509(2 / )a aT T T

3.

เรเดยีน/วนิาที

เรเดยีน/วนิาที

' 0.325(2 / ) 1

' 0.509(2 / )' 0.509(2 / )

' 0.325(2 / )

c c

aa a

c

T

TT

T

1.567a เรเดยีน/วนิาที

CESdSP DSP9-100EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

db( /10)10

10

log (10 1)

2 log

M

a

N

4.แทนคา่ใน( 5/10)

10

10

log (10 1)

2 log 1.567

0.85

N

เลอืกอนัดบัเป็นเลขจาํนวนเตม็,ได้ 1N

5. หาตวักรองตน้แบบจากตาราง

1( )

1pLPH ss

กรณี N=1

CESdSP DSP9-101EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

2' 0.325c

s ss

T

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H s H s

2

0.325

1

1

20.325

20.325

s

T

s

T

sT

CESdSP DSP9-102EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H s H s

2

0.325

1

1

20.325

20.325

s

T

s

T

sT

2 1

1

( ) ( )pLP LP z

sT z

H z H s

2 1

1

20.325

20.325

20.325 0.325

2 1 2 10.325 0.325

1 1

zs

T z

T

sT

Tz z

T z T z

6. หา HLP(z)2 1

1

zs

T z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-103

2 1

1

20.325

20.325

20.325 0.325

2 1 2 10.325 0.325

1 1

zs

T z

T

sT

Tz z

T z T z

0.325 0.325( )

1.325 0.675LP

zH z

z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-104

0.325 0.325( )

1.325 0.675LP

zH z

z

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6-20

-15

-10

-5

0

Digital Frequency () rad

Mag

nitu

de

-3 dB- 5.4dB

0.325 0.325( )

1.325 0.675

jj

LP j

eH e

e

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-105

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6-20

-15

-10

-5

0

Digital Frequency () rad

Mag

nitu

de- 5.4dB

0.2*pi0.3*pi

QUIZ 2

1000 Hz และมกีารลดทอนอยา่งน้อย 10 dB3000 Hz 20 kHz

วธิทีาํ

2 (1000)0.1

200002 (3000)

0.320000

c c

a a

T

T

1.

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-106

2 (1000)0.1

200002 (3000)

0.320000

c c

a a

T

T

เรเดยีน

เรเดยีน

2. ทาํปรวีารป์

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.05 ) 0.158(2 / )c cT T T

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.15 ) 0.509(2 / )a aT T T

3.

เรเดยีน/วนิาที

เรเดยีน/วนิาที

' 0.158(2 / ) 1

' 0.509(2 / )' 0.509(2 / )

' 0.158(2 / )

c c

aa a

c

T

TT

T

3.22a เรเดยีน/วนิาที

CESdSP DSP9-107EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

db( /10)10

10

log (10 1)

2 log

M

a

N

4.แทนคา่ใน( 10/10)

10

10

log (10 1)

2 log 3.22

0.939

N

เลอืกอนัดบัเป็นเลขจาํนวนเตม็,ได้ 1N

5. หาตวักรองตน้แบบจากตาราง

1( )

1pLPH ss

กรณี N=1

CESdSP DSP9-108EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

2' 0.158c

s ss

T

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H s H s

2

0.158

1

1

20.158

20.158

s

T

s

T

sT

CESdSP DSP9-109EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H s H s

2

0.158

1

1

20.158

20.158

s

T

s

T

sT

2 1

1

( ) ( )pLP LP z

sT z

H z H s

2 1

1

20.158

20.158

20.158 0.158

2 1 2 10.158 0.158

1 1

zs

T z

T

sT

Tz z

T z T z

6. หา HLP(z)2 1

1

zs

T z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-110

2 1

1

20.158

20.158

20.158 0.158

2 1 2 10.158 0.158

1 1

zs

T z

T

sT

Tz z

T z T z

0.158 0.158( )

1.158 0.842LP

zH z

z

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-111

0.158 0.158( )

1.158 0.842LP

zH z

z

-3 dB

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-112

- 10.57dB

0.1*pi 0.3*pi

ตวัอยา่ง

วธิทีาํ

2000 Hz และมกีารลดทอนอยา่งน้อย 10 dB4000 Hz 20 kHz

2 (2000)0.2

200002 (4000)

0.420000

c c

a a

T

T

1.

เรเดยีน2 (2000)

0.220000

2 (4000)0.4

20000

c c

a a

T

T

เรเดยีน

เรเดยีน

CESdSP DSP9-113EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

2. ทาํปรวีารป์

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.1 ) 0.325(2 / )c cT T T

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.2 ) 0.726(2 / )a aT T T

3.' 0.325(2 / ) 1

' 0.726(2 / )' 0.726(2 / )

' 0.325(2 / )

c c

aa a

c

T

TT

T

เรเดยีน/วนิาที

เรเดยีน/วนิาที

' 0.325(2 / ) 1

' 0.726(2 / )' 0.726(2 / )

' 0.325(2 / )

c c

aa a

c

T

TT

T

2.234a เรเดยีน/วนิาที

CESdSP DSP9-114EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

db( /10)10

10

log (10 1)

2 log

M

a

N

4.แทนคา่ใน( 10 /10)

10

10

log (10 1)

2 log 2.234

1.37

N

เลอืกอนัดบัเป็นเลขจาํนวนเตม็,ได้ 2N

5. หาตวักรองตน้แบบจากตาราง

2

1( )

2 1pLPH ss s

กรณี N=2

CESdSP DSP9-115EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H z H s

2 11

2' tan( / 2)cc

zs T zs

T

2 1 1

tan( / 2) 1

2 1 1

0.325 1

1

2 1

1

2 1

c

zs

z

zs

z

s s

s s

6. หา HLP(z)

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H z H s

2 1 1

tan( / 2) 1

2 1 1

0.325 1

1

2 1

1

2 1

c

zs

z

zs

z

s s

s s

CESdSP DSP9-116EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

-20

-15

-10

-5

0

Digital Frequency () rad

Mag

nitu

de2

2

0.067( 1)( )

1.143 0.413LP

zH z

z z

เราได้

(ขนาดและเฟส) แสดงดงัขา้งลา่ง

-3 dB

-11 dB

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

-20

-15

-10

-5

0

Digital Frequency () rad

Mag

nitu

de

dsp_9_5.eps

CESdSP DSP9-117EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

-11 dB

ตวัอยา่ง

วธิทีาํ

( 8.1 หน้า 132)2 kHz

8 kHz 20 dB3 kHz

2 (2000)0.5

80002 (3000)

0.758000

c c

a a

T

T

1.2 (2000)

0.58000

2 (3000)0.75

8000

c c

a a

T

T

1.

เรเดยีน

เรเดยีน

CESdSP DSP9-118EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

2. ทาํปรวีารป์

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.25 ) 1(2 / )c cT T T

' (2 / ) tan( / 2) (2 / ) tan(0.375 ) 2.414(2 / )a aT T T

3.' 1(2 / ) 1

'' 2.414(2 / ) 2.414

'

c c

aa a

c

T

T

เรเดยีน/วนิาที

เรเดยีน/วนิาที

เรเดยีน/วนิาที' 1(2 / ) 1

'' 2.414(2 / ) 2.414

'

c c

aa a

c

T

T

2.414a

เรเดยีน/วนิาที

เรเดยีน/วนิาที

เรเดยีน/วนิาที

CESdSP DSP9-119EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

dB( /10)10

10

log (10 1)

2 log

M

a

N

4.แทนคา่ใน( 20 /10)

10

10

log (10 1)

2 log 2.414

2.6

N

เลอืกอนัดบัเป็นเลขจาํนวนเตม็,ได้ 3N

เทา่กบัคาํตอบหน้า 132

เลอืกอนัดบัเป็นเลขจาํนวนเตม็,ได้ 3N 5. หาตวักรองตน้แบบจากตาราง

3 2

1( )

2 2 1pLPH ss s s

กรณี N=3

CESdSP DSP9-120EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H z H s

2 11

2' tan( / 2)cc

zs T zs

T

3 21 1

tan( / 2) 1

3 21 1

1 1

1

2 2 1

1

2 2 1

c

zs

z

zs

z

s s s

s s s

6. หา HLP(z)

'

( ) ( )p

c

LP LP ss

H z H s

3 21 1

tan( / 2) 1

3 21 1

1 1

1

2 2 1

1

2 2 1

c

zs

z

zs

z

s s s

s s s

CESdSP DSP9-121EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

3 2

3

0.167 0.5 0.5 0.167( )

.33LP

z z zH z

z z

CESdSP DSP9-122EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

(Frequency Transformation)•

CESdSP DSP9-123EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ตอ้งการz ในตวั

ผา่นตน้แบบ เป็น

Lowpass1

z

z

sin( / 2 / 2)

sin( / 2 / 2)c c

c c

( )

Lowpass

สูงผา่นHighpass

1

z

z

sin( / 2 / 2)

sin( / 2 / 2)c c

c c

cos( / 2 / 2)

cos( / 2 / 2)c c

c c

1

z

z

CESdSP DSP9-124EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

N Transformation Zeros poles

1

2

0.5( 1)z

z

1z 0z

2

2

3

2

2

0.293( 1)

0.173

z

z

1,2 1z / 21,2 0.414 jz e

3

2

0.167( 1)

( 0.333)

z

z z

1,2,3 1z 1 0z

/ 22,3 0.577 jz e

CESdSP DSP9-125EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

1. ดจิติอล

2.

แทนคา่ z3. แทนคา่ z3.

CESdSP DSP9-126EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ตวัอยา่ง

1 ม ีฟังกช์นัถ่ายโอนเป็น0.5( 1)

( )LP p

zH z

z

2

3

2

วธิทีาํ

2

3

CESdSP DSP9-127EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

cos( / 2 / 2) cos( / 4 / 3)

cos( / 2 / 2) cos( / 4 / 3)

3.73

c c

c c

22

3

c

c

เรเดยีน

เรเดยีน

1.

2. cos( / 2 / 2) cos( / 4 / 3)

cos( / 2 / 2) cos( / 4 / 3)

3.73

c c

c c

1

z

z

1

( ) ( ) zHP LP p zz

H z H z

แทนคา่ z ในตน้แบบ ดว้ย3.

CESdSP DSP9-128EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

3.73

1 3.73

0.5( 1)( )

3.730.5 1

1 3.733.73

1 3.730.5 1 3.73 3.73

3.731.365 1.365

3.73

HPz

zz

zH z

z

z

zz

zz z

zz

z

3.73

1 3.73

0.5( 1)( )

3.730.5 1

1 3.733.73

1 3.730.5 1 3.73 3.73

3.731.365 1.365

3.73

HPz

zz

zH z

z

z

zz

zz z

zz

z

CESdSP DSP9-129EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-130

ผลตอบสนองตัวกรองสูงผ่าน

CESdSP DSP9-131EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

QUIZ

• ออกแบบ HPจากการแปลง

0.325 0.325( )

1.325 0.675LP

zH z

z

0.4c • ออกแบบ HPจากการแปลง

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-132

0.325 0.325( )

1.325 0.675LP

zH z

z

0.2c

0.85 0.85( )

0.232 1.468HP

zH z

z

-3 dB

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.YuvapoositanonDSP9-133

สรุป• เราออกแบบตวักรอง IIR โดยใชท้ฤษฎกีารออกแบบ

1. การสุม่อมิพลัส์ (โดยวธิี impulse invariance )2. s และ z (โดยวธิี

bilinear transform)•

เรเดยีน

• เราออกแบบตวักรอง IIR โดยใชท้ฤษฎกีารออกแบบ

1. การสุม่อมิพลัส์ (โดยวธิี impulse invariance )2. s และ z (โดยวธิี

bilinear transform)•

เรเดยีน/ 2

CESdSP DSP9-134EEET0485 Digital Signal Processinghttp://embedsigproc.wordpress.com

Assoc. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

top related