Úloha je zaměřena na sestavení tolerančního schematu ze zadání požadavků na funkci filtru a na realizaci ARC filtru. Při řešení využijeme "návrhovou stránku" Ondřeje Koblihy.

Obsah:

• Zadání:

  Navrhněte dolní propust (DP) jako antialiasingový filtr pro digitální zpracování akustického signálu v kmitočtovém pásmu 0 - 8kHz (jedná se o řečový signál). Zvolené vzorkování: vzorkovací kmitočet = 24kHz, délka slova = 10bitů.

• Řešení úlohy:
  1. Sestavení tolerančního schematu
  2. Výběr aproximace
  3. Realizace LC filtru
  4. Uvážení vlivu reálných vlastností stavebních prvků
  5. Realizace jako aktivní RC filtr

• Výsledky jednotlivých kroků řešení úlohy:
  1. Sestavení tolerančního schematu

     mez propustného pásma	8kHz
     mez nepropustného pásma	12kHz
     amax	0.2 - 0.5 dB
     amin	60.2 dB
     mez nepropustného pásma NDP	1.5

     Poznámky:

     1. Mez propustného pásma - volena na základě požadavku na zpracovávaný signál.
     2. Mez nepropustného pásma - volena na základě vzorkovacího kmitočtu.
     3. a_max - voleno na základě zkušeností a doporučení pro zpracování řeči.
     4. a_min - voleno na základě počtu bitů při vzorkování.

  2. Výběr aproximace

     Stupeň filtru pro standardní aproximace

     	mez propustného pásma
     aproximace	0.2 dB	0.28 dB	0.5 dB
     Butterworthova	21	21	20
     Čebyševova	10	10	10
     Cauerova	6	6	6

     Vybereme Cauerovu (nejnižší stupeň i počet součástek). Pro návrh ARC filtru lze využít návrhovou stránku, pro návrh LC filtru vznikne problém.

     Úkol: Definujte tento problém.

     K návrhu proto použijeme Saalův katalog - filtr C0625b.

     Poznámka: Vybraný filtr má a_max=0.2803 dB. V katalogu lze vybírat různé hodnoty přiblížení prvého útlumového pólu k mezi propustného pásma a tím měnit strmost charakteristiky (a současně a_min). V našem případě jsme vybrali případ, kdy je mez nepropustného pásma NDP dána hodnotou 1.503889 a a_min=60.7 dB (což se jeví blízké našim hodnotám 1.5 a 60.2). Je ale třeba ověřit, zda skutečně filtr vyhoví.

  3. Realizace LC filtru

     Hodnoty součástek jsou uvedeny přímo v katalogu. Kontrolní analýzu provedeme pomocí libovolného analytického programu, např. pomocí programu SADYS.

     Po provedení analýzy je vhodné porovnat výsledky s údaji uvedenými v tabulce katalogu (filtr C0625b) .

     Vzhledem k tomu, že výsledek nevyhověl (viz poznámka u aproximace), můžeme zkusit jinou cestu návrhu. Použijeme program SYNTFIL (program pro návrh filtrů v DOSu), kterým si pro zadané toleranční schema necháme navrhnout filtr. Tento návrh pak stejně jako v předchozím případě ověříme.

     Poznámka: Při srovnávání si je třeba uvědomit, že program SADYS zobrazuje výsledky zásadně s nezávisle proměnnou f [Hz], zatímco normovaný kmitočet (používaný u NDP) má charakter kruhového kmitočtu => je třeba uvažovat pro přepočet koeficient 2×PI.
     Dále je třeba si uvědomit, že výsledek je v souladu se vztahy pro definování provozního činitele přenosu a přenosu posunut v amplitudě.

  4. Uvážení vlivu reálných vlastností stavebních prvků

     Řešení je součástí domácí úlohy, proto výsledky nejsou uvedeny.

  5. Realizace jako aktivní RC filtr

     Návrh byl proveden pomocí návrhové stránky.