Zaloguj się
Wszystkie
16 kwietnia 2025
45
W poprzednim odcinku kursu praktycznie zbadano koncepcję zastąpienia amplifiltrów analogowych za pomocą dość prostych filtrów cyfrowych typu FIR (ang. Finite Impulse Response), czyli filtrów o skończonej odpowiedzi impulsowej. Idea ta zrodziła się w oparciu o wnikliwą analizę niedoskonałości wspomnianych układów analogowych. Z kolei w podsumowaniu poprzedniego artykułu, jako wnioski z praktycznych rozważań nad niedoskonałościami badanych filtrów FIR oraz zastosowanych technik pomiarowych, zaznaczono dalsze kierunki poszukiwań rozwojowych. W szczególności poruszony został aspekt niesatysfakcjonujących charakterystyk częstotliwościowych względnie krótkich filtrów FIR oraz niedostatecznej dokładności pomiarów bardzo małych napięć na wyjściu filtru, tzn. przy jego znacznym tłumieniu.
Z ostatnim z wymienionych zagadnień spróbujemy zmierzyć się po prostu poprzez zastosowanie logarytmicznej sondy pomiarowej o znacznej dynamice. Natomiast większym wyzwaniem są zapewne niesatysfakcjonujące charakterystyki częstotliwościowe prostych filtrów FIR. Jednym z proponowanych wstępnie rozwiązań było znaczne wydłużenie projektowanych struktur FIR na drodze redukcji nakładu obliczeniowego per jednostkowy element filtru. Jakkolwiek po wnikliwym przeanalizowaniu kodu programu realizującego filtry okazało się, że potencjał tego rozwiązania to wydłużenie badanych filtrów o nie więcej niż 15...20%. Wg najlepszej wiedzy i doświadczenia inżynierskiego autora tej publikacji zapewne nie dałoby to radykalnej, w pełni satysfakcjonującej poprawy uzyskiwanych rezultatów filtracji. Kolejnym rozważanym rozwiązaniem było obniżenie zastosowanej częstotliwości próbkowania Fs przy jednoczesnej optymalizacji właściwości analogowych (sprzętowych) filtrów: wejściowego i wyjściowego w opracowanym układzie pomiarowym. Tu z kolei również pole do manewru nie było znaczące (np. zmniejszenie Fs/2 z 24 kHz do 22 kHz, to około 10% dodatkowego czasu przetwarzania), ale za to potencjalne konsekwencje techniczne mogłyby być dość przykre (niestandardowa wartość Fs oraz bardzo mała odległość dopuszczalnej Fmax=20 kHz od Fs/2, implikująca konieczność stosowania dość ostrych, trudnych filtrów z uwagi na ryzyko wystąpienia aliasingu). Rozważano także użycie zaawansowanych bibliotek DSP z rodziny CMSIS [1, 2], wspieranych przez wykorzystywany w tym kursie procesor z rodziny ARM, jednak uznano, że uzysk obliczeniowy niekoniecznie byłby w pełni satysfakcjonujący, a na potrzeby edukacyjne warto jest pójść dalej inną drogą. W szczególności podjęto decyzję o zastosowaniu znacznie krótszych (więc i szybszych) filtrów rekursywnych IIR (ang. Infinite Impulse Response), czyli o (teoretycznie) nieskończonej odpowiedzi impulsowej. Dlatego właśnie w dalszej części pracy zaprezentowane zostały najpierw niezbędne podstawy teoretyczne działania filtrów IIR, a następnie – praktyczne projekty filtrów. Oczywiście całość działań została zwieńczona kluczowymi dla tego kursu pomiarami, wraz z ich niezbędną interpretacją.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
