Projeto e Implementação de Filtros Digitais/Design and Implementation of Digital Filters

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PSI2432[MSOffice1]

Programa Completo de Disciplina

Complete Discipline Program

Ano

Year

2006

Exercícios: 1

2 Nome da Disciplina				Projeto e Implementação de Filtros Digitais[MSOffice2]
3 Créditos / Credits				4[MSOffice3]		Aula / Lessons (1 crédito = 15 h)
				0[MSOffice4]		Trabalho / Assignment (1 crédito = 30 h)
4 Vagas / Places				60[MSOffice5]		Alunos regulares / Regular students
				0[MSOffice6]		Alunos especiais / Special regime students
5 Duração / Duration				15		(semanas / weeks)
6 Tipo / Type				Anual / Annual			Semestral	Quadrimestral / 4-month
7 Estágio / Training				0		(horas / hous) – referente aos cursos quadrimestrais
8 Objetivos / Goals
Aprender técnicas de projeto de filtros digitais e exercitá-las na síntese de filtros com especificações usadas em aplicações de interesse prático. A compreensão dos algoritmos de projeto requer a aplicação dos conceitos de sistemas e de transformadas adquiridos anteriormente e contribuirá para a sedimentação desses conceitos. Por outro lado, esta disciplina fornece os conceitos básicos para a realização de filtros e modelos adaptativos, que serão abordados em disciplinas mais avançadas do curso. - To learn digital filter design technique and acquire working knowledge in order to apply them to filter synthesis from specifications as used in practical applications. The application of previously learned signal and transform concepts is required and the students are expected to crystallize them by this process. On the other hand, this subject provides the basic concepts for the realization of filters and adaptive models which will be dealt with by more advanced subjects
9 Responsável / Person in charge (fornecer número funcional e nome)
N^o	0		Nome		Emilio Del Moral Hernandez Ivandro Sanches Jose Vieira do Vale Neto Miguel Arjona Ramírez Vítor Heloiz Nascimento
10 Cursos atendidos / Courses served (fornecer código e nome – um curso por linha)
3031/180 [MSOffice7]		Engenharia Elétrica / Opção Sistemas Eletrônicos
11 Programa (preenchimento obrigatório da versão em inglês)
Módulo I: Projeto de Filtros I. 1. Sinais e sistemas em tempo discreto. 1.1. Sinais em tempo discreto: impulso, degrau, exponencial, senóide. 1.2. Resposta impulsiva. 1.3. Equações de diferenças. 1.4. Resposta em freqüência. 1.5. Função de transferência e transformada z. 1.6. Estruturas para implementação de filtros. 2. Projeto de filtros IIR clássicos. 2.1. Introdução. 2.2. Transformação bilinear. 2.3. Função característica. 2.4. Filtro normalizado: máscara de atenuações, pólos e zeros. 2.5. Projeto do filtro de Butterworth. Módulo II: Implementação de Filtros. 1. Processador digital de sinais (DSP) e blocos operacionais. 2. Experimentos com DSP. 3. Filtros usando capacitores chaveados. Módulo III: Projeto de Filtros II. - Solicitação do projeto experimental. 3. Projeto de filtros IIR clássicos (continuação). 3.1. Projeto do filtro de Chebyshev I. 3.2. Projeto do filtro de Chebyshev II. 3.3. Projeto do filtro elíptico (de Cauer). 3.4. Transformações de freqüência. 4. Projeto de filtros FIR. 4.1. Introdução: aplicações e fase linear. 4.2. Representação amplitude-fase em contraste com módulo-fase. 4.2. Projeto de filtros FIR por amostragem em freqüência. 4.2.1. Inclusão de faixa de transição de largura finita. 4.3. Quatro tipos de filtros FIR com fase linear generalizada. 4.4. Truncamento da resposta impulsiva e erro quadrático. 4.5. Janelas e erro de Chebyshev. 4.6. Projeto de filtros FIR com janelas. 4.7. Filtros FIR otimizados com base no critério de Chebyshev. 4.7.1 A função de amplitude e o teorema da alternância. 4.7.2. Algoritmo da substituição de Remez. 4.7.3. Método de Parks-McClellan. 4.8. Projetos de filtro FIR passa-faixa. - Apresentação do projeto experimental. [MSOffice8] Syllabus PSI2432 Nome em ingles da disciplina[MSOffice9] Design and Implementation of Digital Filters Module I: Filter Design I. 1. Discrete-time signals and systems. 1.1. Discrete-time signals: impulse, step, exponential, sinusoid. 1.2. Impulse response. 1.3. Difference equations. 1.4. Frequency response. 1.5. Transfer function and the z-transform. 1.6. Filter implementation structures. 2. Classical IIR filter design. 2.1. Introduction. 2.2. Bilinear transform. 2.3. Characteristic function. 2.4. Normalized filter: attenuation mask, poles and zeros. 2.5. Butterworth filter design. Module II: Filter implementation. 1. The digital signal processor (DSP) and its functional blocks. 2. Experiments with a DSP. 3. Switched capacitor filters. Module III: Filter Design II. - Experimental design assignment. 3. Classical IIR filter design (continued). 3.1. Chebyshev I filter design. 3.2. Chebyshev II filter design. 3.3. Elliptic (Cauer) filter design. 3.4. Frequency transformations. 4. FIR filter design. 4.1. Introduction: applications and linear phase. 4.2. Amplitude-phase representation versus magnitude-phase representation. 4.2. Frequency sampling FIR filter design. 4.2.1. Finite transition bandwidth. 4.3. Four generalized linear-phase FIR filter types. 4.4. Impulse response truncation and square error. 4.5. Windows and Chebyshev error. 4.6. FIR filter design by windowing. 4.7. Optimized FIR filter design based on the Chebyshev criterion. 4.7.1 The amplitude function and the alternation theorem. 4.7.2. The Remez exchange algorithm. 4.7.3. The Parks-McClellan method. 4.8. Bandpass FIR filter design. - Experimental design presentation. [MSOffice10]
12 Programa resumido / Abstract (max. 10 linhas)
1 - Revisão de Sinais e Sistemas de Tempo Discreto: Transformada de Fourier Discreta, Transformada Z e Função de Transferência. 2- Filtros Digitais FIR: Projeto a partir de especificações no domínio das freqüências, Minimização do erro quadrático médio, Multiplicação por janela, Filtros FIR com fase linear por trechos, Minimização do máximo desvio. 3- Filtros IIR clássicos: Transformação bilinear e transformações de freqüências, Síntese dos filtros de Butterworth, Chebyshev I e II e elípticos. 4 - Erros associados à implementação: ruídos de quantização, erros de transbordamento, oscilações parasitárias devidas a transbordamento, ciclos limite granulares. 5 - Arquiteturas para Processamento Digital de Sinais em ASIC. 1 - Review of Discrete-Time Signals and Systems: Discrete-Time Fourier Transform, Z Transform, and Transfer Function. 2- FIR Digital Filters: Design from frequency domain specifications, Mean square error minimization. Windowing, Piecewise linear phase FIR filters, Minimization of maximum deviation. 3- Classical IIR Filters: Bilinear Transform and frequency transformations; Butterworth, Chebyshev I and II, and elliptic filter synthesis. 4 - Implementation Errors: quantization noise, overflow errors, parasitic oscillations caused by overflow, granular limit cycles. 5 - Digital Signal Processing Architecture for ASIC Implementation. [MSOffice11]
13 Método de avaliação / Evaluation method
A média geral será (0,8P + 0,2E), onde P é a média aritmética de 3 provas e E é a média das notas dos exercícios computacionais. The overall grade will be (0.8P + 0.2E), where P stands for the arithmetical average of 3 exams and E is the average for the exercises.
14 Critério de avaliação / Criterion for approval
A média geral tem que ser maior ou igual a 5 para aprovação. The overall passing grade must be greater than or equal to 5 .
15 Normas de recuperação / Norms for remedial work
1 (uma) prova de recuperação. 1 (one) additional exam.
16 Bibliografia / Bibliography
01] A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, Discrete-Time Signal Processing, Englewood Cliffs, Prentice Hall, 1989.[02] Parks, Burrus, Digital Filters, Englewood Cliffs, Prentice-Hall, 1987.[03] Apostilas do curso PEE-624.[04] John G. Proakis, Dimitris G. Manolakis., Digital signal processing : principles, algorithms, and applications, 3a. ed. Upper Saddle River, N.J., Prentice Hall, 1996.[05] Vinay K. Ingle, John G. Proakis, Digital signal processing using MATLAB. Pacific Grove, CA : Brooks Cole, 2000.

Anual / Annual

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