Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 6: Hàm truyền & Thực hiện bộ lọc số - Nguyễn Thanh Tuấn

Chương 6: HÀM TRUYỀN & 
THỰC HIỆN BỘ LỌC SỐ
•Các dạng mô tả tương đương
•Hàm truyền
•Đáp ứng hình sin
•Thiết kế cực-zero
•Thực hiện bộ lọc số
ThS. Nguyễn Thanh Tuấn
Khoa Điện-Điện tử, Đại học Bách Khoa TP.HCM
nttbk97@yahoo.com 
6.1 Các dạng mô tả tương đương
• Miền thời gian
– Đáp ứng xung
– Phương trình sai phân vào-ra
– Tổng chập
• Miền Z
– Hàm truyền
– Sơ đồ cực-zero
• Miền tần số
– Đáp ứng tần số
• Sơ đồ khối thực hiện và thuật toán xử lý mẫu
• Mối quan hệ giữa các dạng mô tả tương đương
6.2 Hàm truyền
• Hàm truyền và đáp ứng xung
– Trực tiếp
– Đệ quy
• Hàm truyền và phương trình sai phân vào-ra
– Tổng chập
– Đệ quy
• Hàm truyền và sơ đồ cực-zero
• Hàm truyền và sơ đồ khối thực hiện
– Dạng trực tiếp loại I (trực tiếp)
– Dạng trực tiếp loại II (chính tắc)
– Dạng chuyển vị
• Hàm truyền và đáp ứng tần số 
6.3 Đáp ứng sin
• Đáp ứng trạng thái ổn định
– Đáp ứng sin vô hạn
• Sin phức
• Sin/cos thực
– Độ trễ pha
– Độ trễ nhóm
• Đáp ứng trạng thái quá độ
– Đáp ứng sin nhân quả
– Tính ổn định
• điều kiện
• mức độ ổn định 
• hằng số thời gian hiệu quả (số mẫu đạt đến ổn định) neff
• thời gian đạt đến ổn định
6.4 Thiết kế cực-zero
• Bộ lọc bậc nhất
– Hàm truyền tổng quát
– Sơ đồ cực-zero
– Các tiêu chuẩn thiết kế
– Phổ tần số
• Bộ lọc bậc hai
– Bộ lọc cân bằng
• Boost  bộ lọc cộng hưởng (peak)
• Cut  bộ lọc khe (notch)
– Bộ lọc cộng hưởng
– Bộ lọc khe 
• Bộ lọc lược (comb)
6.5.1 Dạng trực tiếp
• Hàm truyền
• Phương trình sai phân vào-ra
– Hệ số feed-forward (không hồi quy)
– Hệ số feed-back (hồi quy)
• Sơ đồ khối thực hiện
• Thuật toán xử lý mẫu
• Ưu nhược điểm
M
M
L
L
zazazaa
zbzbzbb
)z(D
)z(N
)z(H







2
2
1
10
2
2
1
10
LnLnnnMnMnnn
xbxbxbxbyayayay    221102211
6.5.2 Dạng chính tắc
• Sơ đồ khối thực hiện từ dạng trực tiếp
– Nhóm các hệ số feed-forward
– Nhóm các hệ số feed-back
– Tận dụng các khối trễ chung
• Thuật toán xử lý mẫu
• Ưu nhược điểm 
6.5.3 Dạng liên tầng (cascade)
• Hàm truyền bậc 2 SOS (Second Order Section)
– 2 cực phân biệt thực
– 2 cực liên hiệp phức
• Phân tích liên tầng
• Sơ đồ khối thực hiện
• Thuật toán xử lý mẫu
• Ưu nhược điểm
• Vectơ và ma trận trạng thái
• Chuyển dạng liên tầng về dạng chính tắc
 









1
0
1
0 21
210
21
21
1
K
i
K
i ii
iii
i
zaza
zbzbb
)z(H)z(H
Tóm tắt chương 6
• Quan hệ giữa các dạng mô tả tương đương 
của bộ lọc số?
• Xác định đáp ứng sin trạng thái ổn định?
• Xác định đáp ứng sin trạng thái quá độ?
• Xác định hằng số thời gian hiệu quả?
• Thiết kế bộ lọc bậc nhất?
• Thiết kế bộ lọc cân bằng bậc 2?
• Thiết kế bộ lọc cộng hưởng bậc 2?
• Thiết kế bộ lọc khe bậc 2?
Tóm tắt chương 6 (tt)
• Vẽ sơ đồ khối thực hiện dạng trực tiếp?
• Vẽ sơ đồ khối thực hiện dạng chính tắc?
• Vẽ sơ đồ khối thực hiện dạng liên tầng?
• Viết thuật toán xử lý mẫu cho các dạng?
• Xác định hàm truyền?
• Xác định đáp ứng xung?
• Xác định phương trình sai phân vào-ra?
• Vẽ sơ đồ cực-zero?
• Vẽ phổ tần số?