Analýza a zpracování signálů

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra teorie obvodů

Anotace:

Předmět se zabývá jednak analogovými vstupně-výstupními bloky pro přenos a zpracování signálů a dále ukazuje možnosti následného digitálního zpracování signálů a měřených dat. Jsou diskutována jak obvodová řešení zesilovačů a filtrů, včetně jejich návrhu, tak metody zpracování digitalizovaných dat. Studenti se seznámí jak s teoretickými principy zpracování signálů, tak soudobými prostředky jejich realizace, tj. analogovými strukturami i algoritmy pro následné digitální zpracování.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1.Prostředky analogového zpracování signálů, obvodová struktura OZ a z něho vyplývající reálné vlastnosti.

2.Vliv statických parametrů OZ na základní zapojení lineárních operačních sítí.

3.Dynamické vlastnosti OZ a jejich vliv, výpočet mezních parametrů OZ pro přesné aplikace, dosahované parametry současné součástkové základny.

4.Kmitočtové filtry, charakterizace vlastností, postup návrhu přenosové funkce.

5.Možnosti realizace elektrických filtrů: pasivní a aktivní realizace analogových filtrů, využití moderních obvodových prvků.

6.Diskrétně pracující obvody: základní charakterizace, aplikační oblasti. Principy SC a SI obvodů v analogových filtrech.

7.Optimalizace elektronických obvodů a filtrů pomocí genetických evolučních algoritmů.

8.Klasifikace a charakteristiky signálů a význam pro jejich číslicové zpracování, spektrální analýza, klasifikace soustav a jejich vlastnosti.

9.Vzorkování číslicových signálů, interpolace, překrývání spekter, převzorkování, decimace.

10.Důsledky kvantování v číslicových systémech.

11.Základy parametrického modelování číslicových signálů (LPC).

12.Číslicové filtry, popis, vlastnosti, návrh, aplikace. Základy adaptivních digitálních filtrů a typické implementace (LMS, RLS).

13.Princip a využití banky filtrů u zpracování číslicových signálů, typické příklady a ukázky používaných návrhů.

14.Metody redukce aditivních a konvolučních šumů a zvýrazňování číslicových signálů.

Osnova cvičení:

1.Možnosti analýzy elektronických obvodů pomocí obvodových simulátorů.

2.Analýza vybraných tranzistorových obvodových struktur.

3.Výpočet vlivu reálných vlastností na základní obvodové aplikace.

4.Behaviorální modely OZ a počítačová simulace základních zapojení s reálnými OZ.

5.Návrh přenosové funkce kmitočtového filtru v návrhovém systému.

6.Analýza vybraných struktur analogových filtrů, včetně periodicky spínaných obvodů.

7.Laboratorní měření parametrů filtru se spínanými kapacitory.

8.Generování signálů, určování charakteristik číslicových signálů, jejich časová a frekvenční analýza, klasifikace soustav.

9.Aplikace metod vzorkování, interpolace a převzorkování číslicových signálů.

10.Vlastnosti diskrétních systémů. Kvantizační jevy v diskrétních systémech.

11.Implementace základních metod parametrického modelování číslicových signálů a jejich aplikace.

12.Číslicové filtry FIR, IIR, filtrace ve frekvenční oblasti.

13.Použití a vizualizace banky filtrů, aplikace.

14.Implementace a aplikace základních metod potlačení šumu a zvýraznění signálu.

Cíle studia:

Studijní materiály:

1.Hospodka: Elektronické obvody. Online. Dostupné z: https://hippo.feld.cvut.cz/vyuka/soubory/ElektronickeObvody.pdf, [cit. 2025].

2.Dostál J.: Operational amplifiers 2nd Edition, 2013, eBook ISBN: 9781483292366

3. Schaumann, R., Valkenburg, M.E.V.: Design of Analog Filters 2nd Edition. Oxford University Press, 2009.

4.Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer: Discrete-Time Signal Processing, Prentice Hall Signal Processing, 2009, ISBN-13: 978-0131988422

5.Oppenheim, A. V., Willsky, A. S., Young, I. T., Signals and systems, Harlow: Pearson, 2013.

6.Monson Hayes, Statistical digital signal processing and modeling. Wiley, 1999, ISBN: 978-0-471-59431-4

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: