ROOTCASTLE / LABORATORIO DE ENGENIERIA
Deseño de filtros
Filtros biqueadráticos, diagramas de Bode e código C.
LOCAL CALCULATION · RUNS IN THE BROWSER
✓ Stable: all poles inside the unit circle
- |H(2kHz)|
- -12.37 dB
- ∠H(2kHz)
- -136.9°
- Section
- 1
- max |pole|
- 0.911594
| Section | b0 | b1 | b2 | a1 | a2 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.0039161235 | 0.007832247 | 0.0039161235 | -1.8153396 | 0.83100411 |
| 1 · Q14 | 64 | 128 | 64 | -29743 | 13615 |
/* Low-pass 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;
}Model and assumptions
Second-order IIR (biquad) sections are designed with the bilinear transform using R. Bristow-Johnson’s “Audio EQ Cookbook” formulas. As the corner approaches fs/2, frequency warping increases the deviation from the analog prototype. 4th- and 6th-order low/high-pass filters are cascaded with Butterworth Q values (the Q input is then unused). Fixed-point results show coefficient quantization only; accumulator overflow, rounding noise and limit cycles must be tested separately.
ω0 = 2π·f0/fs; α = sin ω0 / 2Q; H(z) = (b0 + b1·z⁻¹ + b2·z⁻²) / (1 + a1·z⁻¹ + a2·z⁻²)
Para que serve
Un biquad é o bloque de construción máis común para eliminar o zumbido da rede nun sinal de sensor (notch 50/60 Hz), separar unha banda de vibración ou suprimir o ruído nun bucle de control. Proba o deseño aquí, vê a magnitude e a fase xuntos, e verifica os coeficientes e o código C no teu propio hardware.
Limitações
O retardo de fase reduce o márxene de estabilidade dun bucle de control; recalcule o márxene de fase antes de meter o filtro dentro do bucle. En punto fixo, a cuantización de coeficientes empurra os polos cara ó círculo unitario en ratios baixos de f0/fs; a anchura do acumulador e o comportamento de desbordamento deben probarse separadamente. Non substitúe un filtro anti-alias analógico: o aliasing debe evitarse antes do ADC.
Referencias
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
Modelo educativo. Os resultados non son suficientes para diagnosticar unha máquina ou establecer límites de operación seguros.