2. Задание на курсовое проектирование

В процессе выполнения задания необходимо:

а) привести структурную схему АЦП с передискретизацией и описать назначение каждого элемента этой схемы;

б) по данным табл. 1 в соответствии с вариантом задания (№ в списке группы) выбрать данные для расчета аналогового фильтра нижних частот (АФНЧ). Расчет характеристик фильтра ведется по заданным значениям неравномерности группового времени запаздывания (A_max, дБ) в полосе пропускания (граничная частота f_PP) и требуемому затуханию (A_min, дБ) на граничной частоте полосы непропускания (f_pn) (рис. 5)

Рис. 5. Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ

в) рассчитать минимальный порядок АФНЧ заданного типа;

г) для фильтра рассчитать с помощью программной среды MathCAD амплитудно-частотную (АЧХ), фазо-частотную (ФЧХ) характеристики и зависимость группового времени запаздывания от частоты (τ(w));

д) сравнить полученные значения времени запаздывания с нормами для звуковых сигналов в радиовещательных трактах (табл. 2). Если полученные значения для заданного типа АФНЧ не удовлетворяют нормам, то необходимо уменьшить требования к АФНЧ по A_min на 2-10 дБ, пока требования не будут удовлетворяться и повторить расчеты;

е) произвести расчеты элементов схемы аналогового фильтра и составить ее;

ж) для цифрового фильтра определить требуемое затухание на граничной частоте полосы непропускания, равной

дБ,

здесь – рабочее затухание АФНЧ;

з) выполнить расчет АЧХ, ФЧХ и группового времени запаздывания τ(w) для заданного вида цифрового фильтра нижних частот (ЦФНЧ) – табл. 3;

и) произвести анализ полученных результатов.

Для выполнения курсового проекта достаточно методических указаний и лекционного материала.

Таблица 1

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
fв, кГц	6	10	12	15	20	6	8	11	14	16
Аmax, дБ	1	1,2	1,5	1,3	1,4	1,6	1,3	1,2	0,8	1,2
Amin, дБ	10	12	15	18	20	25	9	17	8	11
Тип фильтра	Б	Б	Ч	Ч	Б	Б	Ч	Ч	Б	Б
wn	1,3	1,2	1,6	1,4	1,7	1,6	1,8	1,3	1,5	1,2

Продолжение таблицы 1

№ варианта	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
fв, кГц	8	11	13	14	18	7	9	12	15	17
Аmax, дБ	1,1	1,3	0,8	1,4	1,2	0,7	1,5	1,4	0,9	1,3
Amin, дБ	7	12	18	16	20	13	9	10	6	14
Тип фильтра	Ч	Ч	Б	Б	Ч	Ч	Б	Б	Ч	Ч
wn	1,3	1,4	1,2	1,5	1,6	1,4	1.7	1,6	1,5	1,3

Продолжение таблицы 1

№ варианта	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
fв, кГц	9	12	11	14	18	8	10	12	16	19
Аmax, дБ	1,5	0,5	0,8	1,0	1,5	0,9	1,1	1,0	0,8	1,6
Amin, дБ	10	8	12	11	15	18	20	19	13	10
Тип фильтра	Б	Б	Ч	Ч	Б	Б	Ч	Ч	Б	Б
wn	1,4	1,6	1,3	1,2	1,7	1,2	1,7	1,5	1,3	1,4

Пояснения к обозначениям в табл. 1, 2, 3.

• А_min – рабочее затухание на граничной частоте полосы непропускания АФНЧ (выбирается равной половине частоты дискретизации f_д из таблицы 3);

• А_max – неравномерность затухания в полосе пропускания АФНЧ;

• f_д – исходная частота дискретизации (f_д ≥ 2f_в);

• f_в (обычно f_PP = f_в) – верхняя частота звукового сигнала, соответствует граничной полосы пропускания ФНЧ (обычно при расчете фильтра принимается в качестве нормирующей частоты);

• – неравномерность затухания в полосе пропускания ЦФНЧ;

В табл. 2 заданы нормы на групповое время запаздывания (τ_d) для ряда частот в соответствии со стандартами для трактов радиовещательных сигналов.

В табл. 1 в строке «Тип АФНЧ» обозначению Ч соответствует фильтр Чебышева, обозначению Б – фильтр Баттерворта.

В табл. 3 в строке «Тип фильтра» обозначению Ч1 соответствует фильтр Чебышева 1-го рода, Б – Баттерворта и К – Кауэра.

Табл. 2. Нормы на групповое время запаздывания

f, Гц	40	75	100	6400	7000	14000	15000
τd, мс	55	24	20	5	10	8	12

Табл. 3. Выбор исходных данных для расчета цифрового фильтра

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
fд , кГц	16	24	32	48	48	24	24	48	48	48
, дб	0,5	1,8	0,5	0,7	0,6	0,8	0,7	0,8	1,2	1,3
Тип фильтра	Ч1	Ч1	Б	К	Ч1	Ч1	Б	К	Ч1	Ч1
№	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
fд , кГц	24	32	32	48	48	24	32	32	48	48
, дб	1	1,2	1,4	1,5	0,9	1,6	1,3	0,8	1,1	1,8
Тип фильтра	Б	К	Ч1	Ч1	Б	К	Ч1	Ч1	Б	К
№	21	22	23	24	25 26 27 28 29 30 16 24 32 48 48 48 0,5 1,8 0,5 0,7 0,6 0,8 Ч1 Ч1 Б К Ч1 Ч1
fд , кГц	24	32	32	48
, дб	2	2,2	2,4	2,5