基于FPGA的分布式算法FIR滤波器设计

FIR滤波器具有许多优点,是数字信号处理系统中基本的元件。本文比较了目前FIR滤波器硬件实现的几种方法,详细研究了基于FPGA、采用分布式算法实现FIR滤波器的原理和方法,设计了一个32阶线性相位FIR滤波器,并用VHDL语言对其进行了描述。此滤波器采用串行加法器将数据进行预相加,从而将滤波器的规模减半。其主要部分——乘累加单元,采用LUT查找表结构,将乘法运算转换为查表操作,提升处理速度。最后进行了硬件仿真,结果证明,这一方法是可行且高效的。     

基于位串行分布式算法和FPGA实现FIR电路的研究

本文提出了一种采用现场可编程门阵列器件FPGA实现FIR数字滤波器硬件电路的方案,该方案基于只读存储器ROM查找表的位串行分布式算法,并以一个十六阶低通FIR数字滤波器电路的实现为例说明了设计过程,所设计电路通过了软件验证和硬件仿真,结果表明电路工作正确可靠,满足设计要求。     

新型滤波器在智能电表中的应用

智能电表在国家电网建设正发挥越来越重要的作用。为保证智能电表内的数据转换在有效的范围内顺利进行,本文提出了一种基于分布式算法的新型滤波器和它在智能电表的有效应用。该滤波器是在基于查找表的方式上开发而来。考虑到在实际应用中,输入信号的时钟周期足够进行查找表的读取和加法运算,本文提出一种基于分布式算法的新型双向滤波器。在该滤波器中,每一个处理单元可以进行查找表的三次读取。分析证实这样的三路结构使得每一个处理单元有高时间利用率。     

基于流水线技术的FIR滤波器的设计与实现

本文依据流水线技术的原理,结合一个16阶低通滤波器为例,给出了在FPGA器件上用查找表法实现FIR滤 波器的设计.该设计通过Altera公司的EPF10K10LC84-4器件进行仿真验证,结果表明:设计实现了FIR滤波器,设计方法简单易行,不仅节约了硬件资源,而且提高了数字信号处理的速度,工作稳定可靠,满足设计要求.     

基于系数查找表的全相位FIR自适应陷波器

本文分析了全相位DFT数字滤波器优良的频域传输特性,进而提出基于滤波器系数抽取查找表的全相位自适应陷波算法.该算法以陷波器输出信号的能量作为判断依据选择抽头系数,省去了传统频域FIR滤波器的FFT步骤,因而计算量小,而且变传统闭环控制为开环控制,因而收敛快,并可把频率设置点上的干扰完全陷波到0.因而相比于传统ⅡR和FIR陷波器,性能有了很大提高.     

FIR数字滤波器在风机振动系统中的应用

本文介绍了FIR数字滤波器的原理、窗函数设计法及应用.使用海明窗设计FIR带通滤波器,并应用在风机振动监测系统中.首先在MATLAB上仿真滤波器的设计,并模拟滤波过程,评估滤波效果;然后将FIR带通滤波器应用到实际风机振动系统中.根据实际系统的特点,利用快速卷积和重叠保留法,保证了数字滤波器处理过程的实时性和快速性,并节省了硬件资源消耗.实验结果证明,设计的滤波器性能良好,对正确分析风机振动情况有着较高的应用价值.     

扫频型接地电阻测量中IIR数字滤波器的设计

为克服传统单一异频法测量精度低的缺点,本文将扫频测量法应用到接地电阻测量中.信号源采用异频扫频电源,测量系统采用IIR数字滤波器进行选频滤波以减弱干扰信号.文中着重介绍了测量系统中IIR数字滤波器的设计,利用Matlab的可视化工具FDATool(Filter Design and Analysis Tool)进行滤波器设计并结合Simulink进行模拟仿真.根据信号源的一系列频率对应设计得到一系列数字滤波器,然后在DSP上编程运算.其特点是可根据设计要求实现可变中心频率的滤波器,进而在高速DsP中实时处理,而且方便调整滤波器参数,直观简便,有利于滤波器的最优化设计.     

切比雪夫滤波器在动力蓄电池组检测中的应用

为了实现准确的动力蓄电池组综合性能测试,充放电电流纹波小(0.5%以下)是该测试系统一项基本要求.由于动力蓄电池组具有电压高、电流大、内阻极小,本身具有反电动势等特殊性,给滤波器的设计带来困难.动力蓄电池组属于低内阻的特殊性负载,其滤波器设计属于非匹配型滤波器设计,为了最大限度地减少非匹配型低通滤波器对直流电压固有的衰减,本文论述了动力蓄电池组综合性能测试系统的交流环节滤波器类型选取原则;并采用单端接载的综合设计方法计算滤波器的主要参数,以简化滤波器的设计;仿真及试验验证了该方法的可行性.     

基于遗传算法和余弦序列的数字滤波器设计

有限长单位脉冲响应(FIR)数字滤波器具有系统稳定、线性相位、实现简单等优点,在数字信号处理领域得到了广泛应用:遗传算法具有记忆性、分布性和多样性等优点,广泛用于钾能计算、模式识别、优化设计等领域.本文提出了基于遗传算法和余弦序列相结合的FIR数字滤波器设计方法,即采用对余弦序列加权求和方式生成窗口函数,而加权系数通过遗传算法求解得到,并采用加窗方法实现数字滤波器.为了提高收敛速度和收敛精度,采用了精华模型和浮点编码等有效手段.以低通数字滤波器为例进行了仿真实验,实验结果验证了设计算法的有效性.本文提出的数字滤波器设计算法具有设计灵活、适应广泛、容易实现等优点.     

高压直流输电系统双调谐直流滤波器设计

论述了高压直流系统直流滤波器设计的原则和具体流程,并以双调谐直流滤波器设计为例,研究了一种适用于工程实际的直流滤波器设计方法,推导了双调谐滤波器与两个单调谐滤波器等效的数学表达式。通过调整两个等效单调谐直流滤波器的参数,进而设计出满足要求的双调谐直流滤波器。根据该设计方法,可以方便地调整双调谐直流滤波器的参数,并能保持双调谐滤波器的主电容值和调谐次数不变,节省了直流滤波器设计时间,提高了效率。最后,通过一个计算实例,验证了本文所述设计方法的有效性。     

Poles and zeros of bandpass filters for high-performance sigma-delta modulators

High-performance bandpass sigma-delta modulators find applications in digital mobile radio for accurate analogue-to-digital conversion in receivers. An approach based on the positioning of the poles and zeros is proposed for the digital design of the high-order loop filters which are required. Inverse notch filter sections are cascaded in a first step and then poles and zeros are moved to meet the performance objectives and achieve system stability. A distinct feature of the analysis and design technique presented is that it takes stability into account explicitly. Examples illustrate the practicality of the method as well as the level of performance which can be achieved in theory. the integrated circuit realization still has to be investigated to confirm the potential of the proposed design approach.     

Sallen and key-type RC-active filters with complex transmission zeros

A second-order minimum-phase RC-active filter with complex transmission zeros is presented. It employs one operational amplifier and is based on a well-known Sallen and Key resonator. By including an additional difference amplifier a second-order all-pass circuit is derived. Both networks have free network parameters which can be used for minimizing the sensitivities of the Q-factors of the poles and zeros.     

Explicit design formulas for current‐mode leap‐frog OTA‐C filters and 300 MHz CMOS seventh‐order linear phase filter

The leap‐frog (LF) configuration is an important structure in analogue filter design. Voltage‐mode LF OTA‐C filters have recently been studied in the literature; however, general explicit formulas do not exist for current‐mode LF OTA‐C filters and there is also need for current‐mode LF‐based OTA‐C structures for realization of arbitrary transmission zeros. Three current‐mode OTA‐C structures are presented, including the basic LF structure and LF filters with an input distributor or an output summer. They can realize all‐pole characteristics and functions with arbitrary transmission zeros. Explicit design formulas are derived directly from these structures for the synthesis of, respectively, all‐pole and arbitrary zero filter characteristics of up to the sixth order. The filter structures are regular and the design formulas are straightforward to use. As an illustrative example, a 300 MHz seventh‐order linear phase low‐pass filter with zeros is presented. The filter is implemented using a fully differential linear operational transconductance amplifier (OTA) based on a source degeneration topology. Simulations in a standard TSMC 0.18µm CMOS process with 2.5 V power supply have shown that the cutoff frequency of the filter ranges from 260 to 320 MHz, group delay ripple is about 4.5% over the whole tuning range, noise of the filter is 420nA/√Hz, dynamic range is 66 dB and power consumption is 200 mW. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

并行结构的电力有源滤波器设计

介绍了电力有源滤波器的基本原理和结构。采用并行结构控制设计了电力有源滤波器控制系统,并针对APF的保护电路、人机接口电路,在不同工况下进行了大量的动态模拟实验。实验结果表明,该电力有源滤波器的控制系统、保护电路及人机接口电路等均实现预期功能,整机运行稳定可靠并达到设计要求。     

激光差动多普勒的信号处理电路设计

随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展,对器件运动性能检测的需求日益迫切.采用激光差动多普勒测量技术能准确可靠地对MEMS器件进行动态特性测试.本文介绍了激光差动多普勒系统的信号处理电路的设计,主要包括放大电路、相敏检波电路和滤波电路.放大电路能将40 MHz频率信号放大100倍,相敏检波电路滤除了高频信号,分离出多普勒频移信号,滤波电路进一步滤除相敏检波电路输出信号中的载波信号和高频噪声.本电路设计最终实现了从光路系统输出的高频信号中提取多普勒信号.     

新型混合型电力滤波器的研究

分析了新型混合型电力滤波器的补偿原理和补偿特性,给出了主电路各个组成部分的设计方法,及有源滤波器控制策略设计。利用MATLAB/Simulink构建了仿真模型,给出了仿真模型中电路的参数,得到了仿真结果。仿真结果表明,这种新型混合型电力滤波器可有效地改善无源滤波器或者单纯有源滤波器的滤波性能,这证明了设计方法的正确性。     

大功率直驱风力发电并网变流器主电路的研究

全功率变流器是直驱风力发电系统的重要组成部分,可将发电机发出的能量更好地并网。这里对直驱并网变流器主电路的设计进行了研究,包括电网网侧滤波器和电机侧滤波器的设计及计算、共模电压的消除。最后,基于网侧和机侧的控制理论和所提出的设计方案,利用Matlab对其控制方法进行了仿真,并通过1.5 MW直驱风力发电机组并网变流器样机的实验平台进行了互馈实验,实验结果证明了设计方法的可行性。     

超声波功率萃取系统电路设计

介绍了植物活性成分的超声波功率萃取系统电路的设计过程,该功率萃取系统电路由4部分组成,电压变换(整流和滤波)电路,信号发生电路,驱动电路,匹配电路。最后讨论了超声波功率萃取系统电路的应用,对中药葛根素进行20分钟萃取,一次萃取率达98·3%。     

智能塑壳断路器控制器电路的优化设计

分析当前智能塑壳断路器控制器电路的设计缺陷,提出以MSP430F147微控制器MCU为核心单元的优化方案,采用带增益可调和反混叠滤波器的电流信号调理电路设计;电源电路采用带滞回特性的并联稳压电路设计;微控制器各配备2套监测系统和时钟系统及低功耗的电路设计,使智能塑壳断路器控制器电路更加符合EMC特性和可靠性的要求,确保智能塑壳断路器的可靠性、安全性、速动性的工作需求。     

基于DSP的有源滤波器的硬件设计与参数选择

有源滤波器是近年来无功和谐波补偿装置的趋势。探讨了基于DSP系统控制的有源电力滤波器硬件设计,以TMS320F2812为主要核心控制芯片,配合外围电路设计了一个有源电力滤波器的控制系统;给出了各个主要部分的设计电路、参数的选择以及设计关键;并对该系统进行了相应的实验。对实验结果的分析表明,该设计具有可行性。