Курс лекций
«Цифровая обработка сигналов»
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Кафедра РЛ1
2014 г.
Что такое ЦОС, зачем нужна, почему
получила распространение
• Возможность реализации алгоритмов практически любой
сложности, в том числе адаптивных (изменяющихся в ходе
наблюдения);
• Высокая точность выполнения всех математических и
логических операций, образующих алгоритм;
• Стабильность и повторяемость характеристик;
• Возможность оптимальной обработки низкочастотных и
инфранизкочастотных сигналов (аналоговые фильтры для
этих частот, включающие в себя реактивные
сопротивления - катушки индуктивности и конденсаторы чрезвычайно громоздки или вообще технически
нереализуемы).
Минусы ЦОС
• Конечное быстродействие;
• Специфические погрешности, вызванные
дискретизацией, квантованием, округлением;
• Зачастую более высокая цена реализации для
простых алгоритмов: как по времени, так и по
трудозатратам (разработка устройства с
процессором и программирование).
Общая схема устройства
цифровой обработки сигнала
• Основным элементом этой схемы является
вычислитель, в котором и реализуется
алгоритм преобразования сигнала.
Вычислителем может быть процессор или
ПЛИС.
• Если входной сигнал является
непрерывным (аналоговым), то до подачи
на вход вычислителя он должен быть
преобразован в последовательность чисел.
• Процесс преобразования непрерывных
сигналов в цифровую форму (аналогоцифрового преобразование) включает в
себя две операции: дискретизацию по
времени и дискретизацию по амплитуде
(квантование).
• На практике операции временной и
амплитудной дискретизации обычно
выполняются одним устройством,
называемым аналого-цифровым
преобразователей (АЦП).
• В процессоре над входными числами
производятся математические и логические
операции, предусмотренные алгоритмом работы
фильтра. Затем, в тех случаях, когда это
необходимо, цифровой код на выходе
процессора преобразуется в аналоговый сигнал.
Для этого используется восстанавливающее
устройство, состоящее из цифро-аналогового
преобразователя (ЦАП) и выходного
сглаживающего фильтра. ЦАП преобразует
цифровой сигнал в импульсы напряжения,
поступающие на сглаживающий фильтр, на
выходе которого получается непрерывный
сигнал.
• Для многих классов потребителей операция
восстановления непрерывного
(аналогового) сигнала в настоящее время
не требуется, поскольку они используют
цифровые сигналы.
