ROOTCASTLE / ENGINEERING LAB

Проектиране на филтри

Биквадратни филтри, Боде и C код.

ЛОКАЛНО ИЗЧИСЛЕНИЕ · В БРАУЗЪРА

✓ Устойчив: всички полюси са в единичната окръжност

-100-75-50-250101001k10k−3 dBf0Честота [Hz]|H| [dB]
Плаваща запетаяКвантуван Q14
-150-100-50101001k10kЧестота [Hz]Фазова характеристика [°]
0.250.50.751050100150Отчетy[n]
ReIm
× полюси○ нули
|H(2kHz)|
-12.37 dB
∠H(2kHz)
-136.9°
Секция
1
max |pole|
0.911594
Секцияb0b1b2a1a2
10.00391612350.0078322470.0039161235-1.81533960.83100411
1 · Q146412864-2974313615
/* Нискочестотен Q 0.7071, f0 1kHz, fs = 48000 Hz. Generated by Rootcastle LAB; verify against your own requirements. */
typedef struct { float b0, b1, b2, a1, a2; float z1, z2; } biquad_t;
static biquad_t stages[1] = {
  { 0.003916123487f, 0.007832246974f, 0.003916123487f, -1.815339612f, 0.8310041056f },
};
float filter_step(float x) {
  for (int i = 0; i < 1; i++) {
    biquad_t *s = &stages[i];
    float y = s->b0 * x + s->z1;
    s->z1 = s->b1 * x - s->a1 * y + s->z2;
    s->z2 = s->b2 * x - s->a2 * y;
    x = y;
  }
  return x;
}
Модел и допускания

Биквадратни IIR секции, проектирани с билинейна трансформация по формулите на R. Bristow-Johnson („Audio EQ Cookbook“). Близо до fs/2 изкривяването на честотата увеличава отклонението от аналоговия прототип. Филтрите от 4-ти и 6-ти ред се каскадират с Butterworth Q (входът Q не се използва). Резултатите с фиксирана запетая показват само квантуването на коефициентите; препълването, шумът и граничните цикли се тестват отделно.

ω0 = 2π·f0/fs; α = sin ω0 / 2Q; H(z) = (b0 + b1·z⁻¹ + b2·z⁻²) / (1 + a1·z⁻¹ + a2·z⁻²)

За какво служи

Биквадратният филтър е най-честият градивен елемент за премахване на мрежов брум (режектор 50/60 Hz), отделяне на вибрационна лента или потискане на шума в контур за управление. Опитайте проекта тук и проверете коефициентите и C кода на своя хардуер.

Ограничения

Фазовото закъснение намалява запаса на устойчивост на контура; преизчислете го, преди да поставите филтъра в контура. При фиксирана запетая квантуването избутва полюсите към окръжността при ниско f0/fs; ширината на акумулатора и препълването се тестват отделно. Не заменя аналоговия антиалиас филтър.

Източници

R. Bristow-Johnson, “Cookbook formulae for audio EQ biquad filter coefficients” (W3C Audio EQ Cookbook) · A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, Discrete-Time Signal Processing, 3rd ed., ch. 6–7 · S. Butterworth, “On the Theory of Filter Amplifiers”, 1930

Учебен модел. Резултатите не са достатъчни за диагностика или определяне на безопасни работни граници.

← Rootcastle LAB

Търсене на команди или страници