[MNP 0]

Добрый день.

 

Надо сделать на циклон-4 фильтр с крутым срезом далеко от частоты дискретизации (Fs = 625 кгц):

Fpass=600Hz, Fstop=400Hz, Ap=0.0001db, As=80db; вход и выход - фикс.т. 16 бит.

 

Матлаб (fdatool) говорит, что подходит только бих-фильтр, например эллиптический N=10 (5 SOS).

При разрядности к-тов 32 вроде бы можно сделать с фикс.т., но посмотрев АЧХ звеньев боюсь, что первые звенья могут задавить данные вблизи среза и будет потеря точности, т.к. возврат к 16 р. (с округлением) надо делать после каждого звена. Например первое звено давит на 40 дб.

 

Выходит так , что надо делать с пл.точкой, а на выходе фильтра - восстанавливать входной формат?

 

 

[Dimidrol 0]

Может использовать фильтр с децимацией? И ресурсов меньше жрать будет, и как следствие можно сделать фильтр более крутой по характеристикам.

[blackfin 16]

Ap=0.0001db, As=80db; вход и выход - фикс.т. 16 бит.

Минимальная неравномерность Ap, которую можно получить с помощью "выход - фикс.т. 16 бит" равна Ap=20*log(32767/32768) = -0.000265 dB.

Если нужно именно Ap=0.0001db, то числа должны быть 18-ти битными: Ap=20*log(131071/131072) = -0.0000663 dB.

 

PS. Кроме того для случая, когда Fs >> Fpass и Fs >> Fstop, более эффективным должен быть IFIR фильтр.

Изменено 26 ноября, 2012 пользователем blackfin

[dima_spb 0]

Уважаемые.....

Вы не находите?! Что тема раздела носит иную тематику?

[MNP 0]

Вы не находите?! Что тема раздела носит иную тематику?

Ну я прошу простить за моральный ущерб, действительно поторопился, теперь уж не исправить ... :laughing:

Может использовать фильтр с децимацией?

нельзя децимацию, нужна вся полоса выше Fs/4, почти до Fs/2 (фильтр - ФВЧ)

 

Ap=20*log(32767/32768) = -0.000265 dB.

 

по-моему вдвое меньше (2^16=64k), но все равно перезаложились, т.к. каскадно включаются много фильтров и хотели уменьшить общую погрешность.

 

Глянул IFIR - порядок зашкаливает...

 

Правильно ли я вообще рассуждаю насчет БИХ (никогда их не делал)?

Плав. точка наверно будет стоить дороже по ресурсам, зато можно не думать о разрядности и ставить готовые мегафункции. Или есть еще подводные камни?

 

[blackfin 16]

по-моему вдвое меньше (2^16=64k) ...

А знак числа Вас не волнует?

[Timmy 1]

Надо сделать на циклон-4 фильтр с крутым срезом далеко от частоты дискретизации (Fs = 625 кгц):

Fpass=600Hz, Fstop=400Hz, Ap=0.0001db, As=80db; вход и выход - фикс.т. 16 бит.

 

Матлаб (fdatool) говорит, что подходит только бих-фильтр, например эллиптический N=10 (5 SOS).

При разрядности к-тов 32 вроде бы можно сделать с фикс.т., но посмотрев АЧХ звеньев боюсь, что первые звенья могут задавить данные вблизи среза и будет потеря точности, т.к. возврат к 16 р. (с округлением) надо делать после каждого звена. Например первое звено давит на 40 дб.

Не понимаю, зачем делать округление к 16 разрядам после каждого звена? Достоточно один раз в конце. Квартус умеет генерировать перемножители целых чисел почти любой разрядности, правда только параллельные, с использованием кучи DSP блоков. В данном случае можно теоретически всё успеть на одном-двух DSP блоках, но перемножитель, видимо, придётся самому писать.

Если характерискика БИХ фильтра не устроит, можно с небольшим объёмом вычислений сделать и КИХ фильтр. Вначале децимируем CIC фильтром примерно в 10 раз, потом БИХ фильтром обратной характеристики выделяем низкие частоты с децимацией ещё примерно в 10 раз, затем интерполируем CIC фильтром в 100раз, до частоты исходного сигнала, и вычитаем из исходного сигнала, задержанного синхронно с CIC/FIR фильтрами. Тут главная проблема - большая длина линии задержки, 10000 точек навскидку, потребуется относительно много памяти.

[aT-DeviLru 0]

Автором предлагается последовательная реализация звеньев?

Если да, то можно использовать параллельную реализацию, которая менее подвержена к ошибкам округления, а

округление делать уже на выходе фильтров.

Для КИХ фильтров можно использовать обработку на повышенной частоте, т.е. умножать на коэффициенты одним умножителем с аккумулятором, т.н. MAC реализация FIR фильтра.

[MNP 0]

Не понимаю, зачем делать округление к 16 разрядам после каждого звена?

 

Признаю - испугался огромных умножителей. Допустим добавлю 8 бит на выходе 1 звена - значит столько же надо добавить в сумматоры; потом еще добавить бит 6-7 на выходе 2-го...

Размер будет наверно не меньше чем с пл.т.

Могут ли быть проблемы с вариантом с пл.т. (кроме размера) если использовать мегафункции квартуса?

 

Вначале децимируем CIC фильтром примерно в 10 раз

 

Как я могу делать децимацию, если сигнал м.б. выше Fs/4 ?

 

можно использовать параллельную реализацию, которая менее подвержена к ошибкам округления, а округление делать уже на выходе фильтров.

 

Это интересный вариант , действительно вроде разрешает проблему (если я правильно понимаю, что первые низкодобротные звенья БИХ-фильтра могут ослабить сигнал настолько, что он уйдет в мл. разряды.)

К сожалению матлаб считает к-ты только для каскадных структур. Параллельные не модны - почему?

Есть ли готовый инструмент для их расчета ?

[aT-DeviLru 0]

Для преобразования передаточной функции в параллельную форму можно использовать функцию residuez Matlab'a,

сначала передаточная функция представляется в виде суммы простых дробей 1-го порядка, но часть из них будет

комплексными, поэтому используя данную функцию Matlab'a в обратном направлении можно преобразовать пары

комплексных полюсов и вычетов в дроби 2-го порядка.

[MNP 0]

Для преобразования передаточной функции в параллельную форму можно использовать функцию residuez Matlab'a,

 

Спасибо, надо глянуть. А в чем минусы параллельной схемы? Возможно - в опасности переполнения высокодобротного звена? и при масштабировании будут те же грабли

 

[aT-DeviLru 0]

А в чем минусы параллельной схемы? Возможно - в опасности переполнения высокодобротного звена? и при масштабировании будут те же грабли

Корректно сравнивать не могу, так как каскадную реализацию не рассматривал. Но, в параллельной реализации происходит переполнение на первых периодах сигнала, с чем это связано, так и не выяснил.

Прикрепляю результат генерации HDL кода напрямую из модели Simulink'a с последующей косимуляцией в Modelsim'e.

[MNP 0]

Корректно сравнивать не могу, так как каскадную реализацию не рассматривал. Но, в параллельной реализации происходит переполнение на первых периодах сигнала, с чем это связано, так и не выяснил.

 

ну можно предположить - переходный процесс при подаче сигнала - как выброс или звон при подаче перепада на к.контур .

Для нас важно чтобы все работало в статике правильно

--------------------

И еще вопрос - при настройке квантизатора FDATOOL на одинарный формат пл.т. Матлаб экспортирует к-ты все равно в двойном формате (64 бит IEEE754). Чем бы проще сконвертировать его в одинарный (на этой структуре будет кучка фильтров,много к-тов, так что вручную муторно)

Изменено 27 ноября, 2012 пользователем MNP

[Timmy 1]

Признаю - испугался огромных умножителей. Допустим добавлю 8 бит на выходе 1 звена - значит столько же надо добавить в сумматоры; потом еще добавить бит 6-7 на выходе 2-го...

Размер будет наверно не меньше чем с пл.т.

Могут ли быть проблемы с вариантом с пл.т. (кроме размера) если использовать мегафункции квартуса?

Когда длина промежуточного результата дойдёт, скажем, до 40 бит, то можно дальше не добавлять. Целочисленный сумматор значительно меньше плавающего той же точности, раз так в 5-10. С плавучкой гораздо удобнее, что не надо думать о нормировке промежуточных результатов. Насчёт проблем не знаю, я вживую работаю с Lattice, но надо иметь ввиду, что при максимальной частоте(порядка 200МГц) плавучка требует ставить латентность порядка 10 тактов на операцию, хотя в этой задаче можно спокойно обойтись 20МГц с единичной латентностью.

Как я могу делать децимацию, если сигнал м.б. выше Fs/4 ?

Это исходный сигнал может быть выше, а я предлагаю использовать НЧ КИХ фильтр с обратной характеристикой и вычитанием из исходного сигнала, поэтому полоса выделяемого КИХ фильтром сигнала будет значительно ниже децимированной частоты. Конкретно, частота после децимации 60кГц, а полоса выходного сигнала КИХ фильтра - только 500, в этой полосе 60кГерцовый CIC фильтр даёт почти плоскую характеристику и никакого алиасинга. Симметричный КИХ фильтр при частоте 60кГц даже без второй децимации можно получить длиной около 6000 точек на одном перемножителе 18x18.

 

 

[MNP 0]

Это исходный сигнал может быть выше, а я предлагаю использовать НЧ КИХ фильтр с обратной характеристикой и вычитанием из исходного сигнала, поэтому полоса выделяемого КИХ фильтром сигнала будет значительно ниже децимированной частоты. Конкретно, частота после децимации 60кГц, а полоса выходного сигнала КИХ фильтра - только 500, в этой полосе 60кГерцовый CIC фильтр даёт почти плоскую характеристику и никакого алиасинга. Симметричный КИХ фильтр при частоте 60кГц даже без второй децимации можно получить длиной около 6000 точек на одном перемножителе 18x18.

 

Если я правильно понял, Вы предлагаете схему типа “Linear-phase DC Removal Filter “ Лайонса (http://www.dsprelated.com/showarticle/58.php) , но с ких-фнч на Fs/10 после децимации, а перед вычитанием сделать интерполяцию. Но ведь в интерполяторе нужен свой “крутой “ фнч - уже после восстановления Fs?