Материал: Проектирование цифровых устройств обработки сигналов. методические указания к выполнению практических работ. Ципина Н.В

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный технический университет»

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических работ для студентов направления 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») всех форм обучения

Воронеж 2021

УДК 681.325(07) ББК 32.811я7

Составитель

канд. техн. наук Н. В. Ципина

Проектирование цифровых устройств обработки сигналов: методические указания к выполнению практических работ для студентов направления 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») всех форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; cост. Н. В. Ципина. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2021. 27 с.

Основной целью указаний является выработка навыков работы с цифровыми устройствами обработки сигналов, уяснение их принципа действия, характеристик и параметров.

Предназначены для студентов 4 курса при выполнении практических работ по дисциплине «Проектирование цифровых устройств обработки сигналов».

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле Практ.раб_ПроектЦУОС.pdf.

Ил. 1. Табл. 3. Библиогр.: 16 назв.

УДК 681.325(07) ББК 32.811я7

Рецензент - О. Ю. Макаров, д-р техн. наук, профессор кафедры конструирования и производства радиоаппаратуры ВГТУ

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

2

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Практические работы выполняется на 8 семестре обучения у бакалавров 11.03.03 Конструирование и технология электронных средств. Направленность «Проектирование и технология радиоэлектронных средств». При выполнении практических работ по дисциплине «Проектирование цифровых устройств обработки сигналов» студенты должны научиться правильно и творчески использовать знания, полученные ими при прохождении теоретических дисциплин: «Электротехника и электроника», «Схемо- и системотехника электронных средств», «Материалы и компоненты электронных средств». Студенты должны ознакомиться с видами литературных источников и справочной информацией, которые необходимо использовать при проектировании печатных плат.

В результате выполнения практических работ они должны уметь решать следующие задачи:

- осуществлять обзор литературных источников по заданной

теме;

-осуществлять поиск необходимой справочной информации по теме проекта;

-выбирать необходимую элементную базу исходя из задания проектирования;

-проводить необходимые при проектировании расчеты.

ОБЪЕМ ОТЧЕТА

Отчет по практическим работам должен содержать 5 – 8 страниц машинописного текста формата А4.

2. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Для студентов дневной формы обучения учебным планом предусмотреныдва 4-часовых практических занятия по дисциплине ЦОС. Их содержание:

3

изучение методов проектирования рекурсивных цифровых фильтров

(ЦФ) с использованием системы компьютерной математики

Mathcad;

изучение методов проектирования рекурсивных ЦФ с использованиемсистемы компьютерной математики MATLAB.

3. МЕТОДИКАПРОЕКТИРОВАНИЯРЕКУРСИВНЫХ ЦИФРОВЫХФИЛЬТРОВ ПО АНАЛОГОВЫМ ПРОТОТИПАМ

Проектирование ЦФ может осуществляться как методами математического, так и методами эвристического синтеза. Математический синтез успешно используется для проектирования нерекурсивных ЦФ при линейном представленииаппроксимирующей функции. При этом аппроксимационная задача является линейной. Для линейных задач разработаны эффективные процедуры решения (по крайней мере, численные). Для рекурсивных ЦФ аппроксимационная задача является нелинейной, поэтому в каждом конкретном случае требуется разработка своего алгоритма решения. По этой причине при проектировании рекурсивных ЦФ используют эвристический синтез. Чаще всего синтез проводится по аналоговым нормированным ФНЧ-прототипам [1, 7]. На рисунке показаны этапы проектирования.

1- й этап — синтез аналогового нормированного ФНЧпрототипа. В результате его выполнения получают передаточную функцию H(s). Нормирование заключается в том, что используется «безразмерная» частота ffп , где fп— верхняя граничная частота

полосы пропускания. Для синтеза необходимо задать максимальное

4

затухание в полосе пропускания aп , минимальное затухание в полосе задерживания aз и нижнюю граничную частоту полосы

задерживания. На практике обычно используют ФНЧ прототипы характеристиками Баттерворта, Чебышева 1, Чебышева 2 и эллиптические.

2 Этап — дискретизация — в результате выполнения которого получают передаточную функцию ЦФ H (z) . Операция дискретизации соответствует отображению комплексной P- плоскости в комплексную Z-плоскость. При этом мнимая ось P- плоскости должна отображаться в единичную окружность Z- плоскости, а левая полуплоскость P-плоскости — во внутреннюю

5