Распродажа

Электронные компоненты со склада по низким ценам, подробнее >>>

Содержание ChipNews

2003: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
2002: 
1, 5, 6, 7, 8, 9
2001: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
2000: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
1999: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

Новости электроники

В 14 раз выросло количество россиян на MediaTek Labs ? проекте по созданию устройств "интернета вещей" и "носимых гаджетов"

Сравнив статистику посещения сайта за два месяца (ноябрь и декабрь 2014 года), в MediaTek выяснили, что число посетителей ресурса из России увеличилось в 10 раз, а из Украины ? в 12. Таким образом, доля русскоговорящих разработчиков с аккаунтами на labs.mediatek.com превысила одну десятую от общего количества зарегистрированных на MediaTek Labs пользователей.

Новое поколение Джобсов или как MediaTek создал свой маленький "Кикстартер"

Амбициозная цель компании MediaTek - сформировать сообщество разработчиков гаджетов из специалистов по всему миру и помочь им реализовать свои идеи в готовые прототипы. Уже сейчас для этого есть все возможности, от мини-сообществ, в которых можно посмотреть чужие проекты до прямых контактов с настоящими производителями электроники. Начать проектировать гаджеты может любой талантливый разработчик - порог входа очень низкий.

Семинар и тренинг "ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!" (14-15.10.2013, Новосибирск)

Компания Компэл, приглашает вас принять участие в семинаре и тренинге ?ФеST-TIваль инноваций: MAXIMум решений!?, который пройдет 14 и 15 октября в Новосибирске.

Мне нравится

Комментарии

дима пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ827:

люди куплю транзистар кт 827А 0688759652

тамара плохова пишет в теме Журнал Радио 9 номер 1971 год. :

как молоды мы были и как быстро пробежали годы кулотино самое счастливое мое время

Ивашка пишет в теме Параметры отечественных излучающих диодов ИК диапазона:

Светодиод - это диод который излучает свет. А если диод имеет ИК излучение, то это ИК диод, а не "ИК светодиод" и "Светодиод инфракрасный", как указано на сайте.

Владимир пишет в теме 2Т963А-2 (RUS) со склада в Москве. Транзистор биполярный отечественный:

Подскажите 2т963а-2 гарантийный срок

Владимир II пишет... пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ372:

Спасибо!

Реализация фильтров с бесконечной импульсной характеристикой на FPGA.

М. Бондаренко, В. Гриценко

РЕАЛИЗАЦИЯ ФИЛЬТРОВ С БЕСКОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НА FPGA

Обработка сигналов может осуществляться с помощью различных технических средств. В последнее десятилетие лидирующее положение занимает цифровая обработка, которая по сравнению с аналоговой имеет следующие преимущества: малую чувствительность к параметрам окружающей среды, простоту перепрограммирования и переносимость алгоритмов.

Использование цифровых автоматов на основе FPGA в системах с цифровой обработкой сигнала (ЦОС) вместо DSP и специализированных микросхем, как правило, связано с необходимостью получения высокой производительности, труднодостижимой на другой элементной базе.

Одной из распростран╦нных операций ЦОС является фильтрация. Вид импульсной характеристики цифрового фильтра (ЦФ) определяет их деление на ЦФ с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтры) и ЦФ с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтры).

Широкое применение цифровых КИХ-фильтров вызвано тем, что свойства их хорошо исследованы. Использование особенностей архитектуры ПЛИС FPGA позволяет проектировать компактные и быстрые КИХ-фильтры с использованием так называемой распредел╦нной арифметики [2]. В случае использования ПЛИС фирмы Xilinx программный модуль генерации параметризованных и оптимизированных под конкретную архитектуру модулей CORE Gen делает использование таких фильтров очень простым. Большой выбор настраиваемых параметров в CORE Gen позволяет быстро сгенерировать фильтр с оптимальными для данного приложения характеристиками (такими как плотность упаковки, степень параллелизма вычислений и др.). Недостатком КИХ-фильтров можно считать быстрый рост порядка фильтра с ростом отношения частоты дискретизации к частоте среза (и, соответственно, потребляемых фильтром ресурсов FPGA), а также рост потребляемых ресурсов с понижением степени распараллеливания вычислений (при повышении частоты дискретизации). Этот факт является существенным при необходимости проектирования цифровых фильтров с высокими частотой дискретизации и крутизной АЧХ, с большим отношением частоты дискретизации к частоте среза.

В этой статье предпринята попытка оценить реальные возможности использования БИХ-фильтров в качестве альтернативы КИХ-фильтрам. При схожих передаточных характеристиках БИХ-фильтры имеют, как правило, существенно меньшую вычислительную сложность, и порядок фильтра зависит, в первую очередь, от ширины переходной полосы. Основным препятствием при реализации таких фильтров, как правило, становится реализация быстродействующих умножителей большой разрядности. В связи с появлением нового семейства ПЛИС фирмы Xilinx Virtex-II (системные частоты до 420 МГц, логическая ╦мкость до 10 млн. системных вентилей, набор быстродействующих умножителей 18x18), в области реализации БИХ-фильтров появились новые возможности [1].

Наиболее часто используемая реализация БИХ-фильтра в виде последовательного соединения звеньев 2-го порядка обусловлена е╦ большей, по отношению к другим реализациям, устойчивостью и меньшими внутренними шумами. При этом выражение для передаточной характеристики фильтра N-го порядка выглядит следующим образом [3]:

Выражение для передаточной характеристики фильтра N-го порядка. (1)

Разностное уравнение звена 2-го порядка имеет вид:

y(n) = a0x(n) + a1x(n √ 1) + a2x(n √ 2) + b1y(n √ 1) +b2y(n √ 2). (2)

Это уравнение может быть реализовано в виде структур различного вида. Один из вариантов привед╦н на рис. 1. Подобная структура позволяет получить более высокую скорость обработки потока данных, чем в канонической форме реализации фильтра.

Рисунок 1. Структурная схема звена 2-го порядка

Структурная схема звена 2-го порядка

Использование современных математических пакетов существенно упрощает расч╦т коэффициентов фильтра, анализ поведения фильтра при его реализации в виде устройства с конечной разрядной сеткой (искажения АЧХ, устойчивость, предельные циклы и так далее) и моделирование отклика фильтра на реальное воздействие.

Были реализованы два варианта звеньев второго порядка - в арифметике с фиксированной точкой и в арифметике с плавающей точкой. С уч╦том характеристик умножителей семейства Virtex-II в БИХ-фильтрах, предполагается, что в качестве коэффициентов используются 18-разрядные двоичные числа со знаком (в случае арифметики с фиксированной точкой) или числа с 16-разрядной мантиссой и 6-разрядным порядком (в случае арифметики с плавающей точкой). Переход к использованию арифметики с плавающей точкой связан с появлением на выходе фильтра незатухающих колебаний при уменьшении входного сигнала до нуля (предельные циклы). При моделировании фильтра амплитуда этих колебаний при различных условиях достигала 5√9 младших разрядов, что неприемлемо для некоторых задач. Для фильтров с плавающей точкой эта величина находилась в пределах 1√2 единиц младшего разряда.

Описание структуры в виде модуля на языке VHDL позволило получить легко перенастраиваемую заготовку для реализации фильтров с различными характеристиками (такими как разрядность входных данных и коэффициентов фильтра, точность внутренних вычислений). Реализация фильтров с переза-гружаемыми коэффициентами также не представляет сложности.

На рис. 2 приведена обобщ╦нная АЧХ-фильтра верхних частот (Fs - частота дискретизации, Fs/2 = 1). Для сравнения БИХ- и КИХ-фильтров в табл. 1 приведена зависимость порядка фильтра от соотношения Fs, Fstop, Fpass, Astop, Apass. Для расч╦та порядка КИХ-фильтра использовался алгоритм Ремеза. Аппроксимация БИХ-фильтра - эллиптическая. Разрядность коэффициентов выбиралась из соображения сохранения формы АЧХ и минимально допустимого уровня колебаний на выходе (в случае БИХ-фильтра). Входные данные - 18-разрядные двоичные числа со знаком.

Таблица 1. Зависимость порядка фильтра от параметров

╧ фильтра Вид импульсной характеристики Fstop Fpass Apass Astop Порядок фильтра
1 КИХ 0,1 0,2 40 1 30
2 БИХ 0,1 0,2 40 1 4
3 КИХ 0,1 0,15 40 1 60
4 БИХ 0,1 0,15 40 1 4
5 КИХ 0,025 0,05 40 1 120
6 БИХ 0,025 0,05 40 1 4
7 КИХ 0,1 0,2 60 1 44
8 БИХ 0,1 0,2 60 1 5
9 КИХ 0,1 0,15 60 1 86
10 БИХ 0,1 0,15 60 1 6
11 КИХ 0,025 0,05 60 1 170
12 БИХ 0,025 0,05 60 1 5

В таблице могут быть мелкие неточности, поэтому рекомендуем обратиться к файлу в формате .pdf

Рисунок 2. АЧХ проектируемого фильтра

АЧХ проектируемого фильтра

Для сравнения характеристик по использованию ресурсов ПЛИС ниже приводятся таблицы для фильтров, спроектированных с параметрами из табл. 1 с указанием минимально возможного типа ПЛИС, количества занимаемых слайсов и предельной частотой дискретизации. КИХ-фильтры были сгенерированы с помощью CORE Gen. Проектирование БИХ-фильтров с плавающей точкой на VIRTEX не проводилось в связи с большим объ╦мом занимаемых ресурсов.

Анализируя табл. 2√6, можно сделать следующие выводы:

Таблица 2. Результаты проектирования КИХ-фильтров на Virtex-II

╧ фильтра Тип ПЛИС Кол-во слайсов Максимальная частота дискретизации, МГц
1 XC2V500-4 1851 139
3 XC2V1000-4 3778 122
5* XC2V1000-4 3757 50
7 XC2V500-4 2827 123
9 XC2V1000-4 5101 66
11* XC2V1000-4 3615 35

*) Тактовая частота фильтра в 2 раза выше частоты дискретизации.

В таблице могут быть мелкие неточности, поэтому рекомендуем обратиться к файлу в формате .pdf

Таблица 3. Результаты проектирования КИХ-фильтров на Virtex

╧ фильтра Тип ПЛИС Кол-во слайсов Максимальная частота дискретизации, МГц
1 XCV200-4 1832 62
3 XCV400-4 3712 71
5* XCV400-4 3757 29
7 XCV400-4 2799 64
9 XCV600-4 5044 56
11* XCV400-4 3590 23

*) Тактовая частота фильтра в 2 раза выше частоты дискретизации.

В таблице могут быть мелкие неточности, поэтому рекомендуем обратиться к файлу в формате .pdf

Таблица 4. Результаты проектирования БИХ-фильтров с фиксированной точкой на Virtex-II

╧ фильтра Тип ПЛИС Кол-во слайсов Кол-во умножителей Максимальная частота дискретизации, МГц
2, 4, 6 XC2V250-4 203 10 93
8, 12, 10 XC2V250-4 302 15 86

В таблице могут быть мелкие неточности, поэтому рекомендуем обратиться к файлу в формате .pdf

Таблица 5. Результаты проектирования БИХ-фильтров с фиксированной точкой на Virtex

╧ фильтра Тип ПЛИС Кол-во слайсов Кол-во умножителей Максимальная частота дискретизации, МГц
2, 4, 6 XCV100-4 814   27
8, 12 XCV150-4 1392   33
10 XCV150-4 1482   32

В таблице могут быть мелкие неточности, поэтому рекомендуем обратиться к файлу в формате .pdf

Таблица 6. Результаты проектирования БИХ-фильтров с плавающей точкой на Virtex-II

╧ фильтра Тип ПЛИС Кол-во слайсов Кол-во умножителей Максимальная частота дискретизации, МГц
2, 4, 6 XC2V500-4 2088 10 26
8, 12, 10 XC2V1000-4 3125 15 26

В таблице могут быть мелкие неточности, поэтому рекомендуем обратиться к файлу в формате .pdf

Наиболее быстрыми фильтрами являются КИХ-фильтры, у которых частота дискретизации совпадает с тактовой частотой. Они же являются наиболее дорогостоящими в смысле ресурсов.

Наиболее экономными с точки зрения ресурсов являются БИХ-фильтры с фиксированной точкой на Virtex-II. Существенное различие в объ╦мах используемых ресурсов между реализациями фильтров для семейств Virtex и Virtex-II связано с наличием в Virtex-II аппаратных умножителей.

БИХ-фильтры с плавающей запятой медленнее, чем БИХ-фильтры с фиксированной запятой и занимают больше ресурсов, но при моделировании с уч╦том конечной разрядной сетки показали существенно меньший уровень собственных шумов.

Также необходимо отметить более высокие рабочие частоты фильтров на Virtex-II, что связано с наличием в этом семействе дополнительных трассировочных ресурсов.

Исходные тексты звена 2-го порядка БИХ-фильтра на языке VHDL можно запросить по e-mail: vict@pulsar.dp.ua.

Литература

  1. Mintzer L. FIR filters with the XILINX FPGA. FPGA ▓92 ACM/SIGDA Workshop on FPGAs. P. 129√134.
  2. Xilinx Inc. The Programmable Logic Data Book. 2001.
  3. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.







Ваш комментарий к статье
Реализация фильтров с бесконечной импульсной характеристикой на FPGA. :
Ваше имя:
Отзыв: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru"> ссылка</a>