有限字长效应
(完整word版)《数字信号处理》课程教学大纲

课程编号15102308《数字信号处理》教学大纲Digital Signal Processing一、课程基本信息二、本课程的性质、目的和任务《数字信号处理》课程是信息工程本科专业必修课,它是在学生学完了高等数学、概率论、线性代数、复变函数、信号与系统等课程后,进一步为学习专业知识打基础的课程。
本课程将通过讲课、练习使学生建立“数字信号处理”的基本概念,掌握数字信号处理基本分析方法和分析工具,为从事通信、信息或信号处理等方面的研究工作打下基础。
三、教学基本要求1、通过对本课程的教学,使学生系统地掌握数字信号处理的基本原理和基本分析方法,能建立基本的数字信号处理模型。
2、要求学生学会运用数字信号处理的两个主要工具:快速傅立叶变换(FFT)与数字滤波器,为后续数字技术方面课程的学习打下理论基础。
3、学生应具有初步的算法分析和运用MA TLAB编程的能力。
四、本课程与其他课程的联系与分工本课程的基础课程为《高等数学》、《概率论》、《线性代数》、《复变函数》、《信号与系统》等课程,同时又为《图像处理与模式识别》等课程的学习打下基础。
五、教学方法与手段教师讲授和学生自学相结合,讲练结合,采用多媒体教学手段为主,重点难点辅以板书。
六、考核方式与成绩评定办法本课程采用平时作业、期末考试综合评定的方法。
其中平时作业成绩占40%,期末考试成绩占60%。
七、使用教材及参考书目【使用教材】吴镇扬编,《数字信号处理》,高等教育出版社,2004年9月第一版。
【参考书目】1、姚天任,江太辉编,《数字信号处理》(第二版),华中科技大学出版社,2000年版。
2、程佩青著,《数字信号处理教程》(第二版),清华大学出版社出版,2001年版。
3、丁玉美,高西全编著,《数字信号处理》,西安电子科技大学出版社,2001年版。
4、胡广书编,《数字信号处理——理论、算法与实现》,清华大学出版社,2004年版。
5、Alan V. Oppenheim, Ronald W. Schafer,《Digital Signal Processing》,Prentice-Hall Inc, 1975.八、课程结构和学时分配九、教学内容绪论(1学时)【教学目标】1. 了解:什么是数字信号处理,与传统的模拟技术相比存在哪些特点。
DFT的含义简介

前几天上数字信号处理(本以为第二次上这个课只是简单地重复过去学习过的内容,但是这次有了很多新的发现),书上说对时域信号补零之后再作DFT并不能提高频谱的频率分辨率,提高采样频率也不能提高DFT谱的频率分辨率。
这个很新鲜,以前上课时没有考虑过这个问题,以前的课本好像也没有开辟专门的章节论述这个问题。
提高采样频率不能提高频率分辨率的原因其实很简单,因为提高了采样频率,虽然在相同的观察时长那的点数增多了,但与此同时采样频率也变大了,点数增加几倍采样频率增加几倍,所以不改变观察时长而仅仅提高采样频率并不能提高DFT谱的频率分辨率。
但是时域补零呢?采样频率没有变化,而点数增加无疑会减小DFT谱的相邻谱线间隔,相邻谱线间隔的缩小为什么不能提高频率的分辨率呢?书上是这样写的:“错把‘计算分辨率’当成了‘物理分辨率’……补零没有对原信号增加任何新的信息,因此不可能提高分辨率。
但补零……补零还可以对原X(k)做插值。
”(《数字信号处理——理论、算法与实现(第二版)》清华大学出版社,胡广书)为了更好地理解这个问题,我又一次借用MATLAB的强大力量,写了一个简单的程序如下:%点数n=0:127;%频率f=0.1;%信号,正弦叠加矩形y1=sin(2*pi*f*n);y1(1:16)=y1(1:16)+1;%绘制y1的fft谱幅度%谱线较多,直接画的包络figure;plot(abs(fft(y1)));%对信号进行截短y2s=y1(1:32);%绘制y1截断后没有补零的fft谱幅度figure;fy2s=abs(fft(y2s));stem(fy2s);%然后补零使y1和y2一样长y2=[y2s zeros(1,128-32)];%打开一个绘图窗口figure;%绘制y1的fft谱幅度%谱线较多,直接画包络plot(abs(fft(y1)));%在同一个figure中继续绘图hold on;%绘制y2的fft谱幅度(红色)%谱线较多,直接画包络plot(abs(fft(y2)),'r');%绘制y2s的fft幅度谱stem(1:4:128,fy2s,'k');hold off;程序生成的图像如下:图1(原信号的谱,因为点数较多,绘制的是包络)图2(截短信号的谱)图3(比较原信号【蓝】,截短信号【黑】,补零信号【红】三者谱的关系,补零信号的谱由于点数较多,绘制的是包络)程序的大意是:首先生成了一个长度为128点的信号,绘制了它的DFT谱,然后将该信号截短,求其DFT谱,然后对截短的信号补零,使其长度为128点再求DFT谱,并将原信号的谱与补零信号的谱进行比较,结果一目了然。
半导体名词解释(精)

半导体名词解释(精)1. 何谓PIE? PIE的主要工作是什幺?答:Process Integration Engineer(工艺整合工程师), 主要工作是整合各部门的资源, 对工艺持续进行改善, 确保产品的良率(yield)稳定良好。
2. 200mm,300mm Wafer 代表何意义?答:8吋硅片(wafer)直径为 200mm , 直径为 300mm硅片即12吋.3. 目前中芯国际现有的三个工厂采用多少mm的硅片(wafer)工艺?未来北京的Fab4(四厂)采用多少mm的wafer工艺?答:当前1~3厂为200mm(8英寸)的wafer, 工艺水平已达0.13um工艺。
未来北京厂工艺wafer将使用300mm(12英寸)。
4. 我们为何需要300mm?答:wafer size 变大,单一wafer 上的芯片数(chip)变多,单位成本降低200→300 面积增加2.25倍,芯片数目约增加2.5倍5. 所谓的0.13 um 的工艺能力(technology)代表的是什幺意义?答:是指工厂的工艺能力可以达到0.13 um的栅极线宽。
当栅极的线宽做的越小时,整个器件就可以变的越小,工作速度也越快。
6. 从0.35um->0.25um->0.18um->0.15um->0.13um 的technology改变又代表的是什幺意义?答:栅极线的宽(该尺寸的大小代表半导体工艺水平的高低)做的越小时,工艺的难度便相对提高。
从0.35um -> 0.25um -> 0.18um -> 0.15um -> 0.13um 代表着每一个阶段工艺能力的提升。
7. 一般的硅片(wafer)基材(substrate)可区分为N,P 两种类型(type),何谓 N, P-type wafer?答:N-type wafer 是指掺杂 negative元素(5价电荷元素,例如:P、As)的硅片, P-type 的wafer 是指掺杂 positive 元素(3价电荷元素, 例如:B、In)的硅片。
2009~2010数字信号处理A

安徽大学20 09 —20 10 学年第 1 学期《数字信号处理 》考试试卷(A 卷)(闭/开卷 时间120分钟)一、判断题(每小题2分,共10分)1、离散时间序列()n x 的傅氏变换在频域上表示为()ωj e X 也是离散值,故又称离散傅利叶变换。
()2、周期分别为1N ,2N 的两离散序列,在进行周期卷积后,其结果也是周期序列。
()3、Chebyshev 滤波器的特性是带内带外等波纹。
()4、线性相位滤波器的()n h 一定是无限长单位脉冲响应。
()5、双线性变换法不能设计高通数字滤波器。
()二、选择题(每小题2分,共10分)1、要从抽样信号不失真恢复原连续信号,应满足下列条件的哪几条( )。
(Ⅰ)原信号为带限 (Ⅱ)抽样频率大于两倍信号谱的最高频率 (Ⅲ)抽样信号通过理想低通滤波器A 、Ⅰ、ⅡB 、Ⅱ、ⅢC 、Ⅰ、ⅢD 、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 2、已知序列Z 变换的收敛域为1>z 则该序列为( )。
A 、有限长序列B 、右边序列C 、左边序列D 、双边序列3、序列()()n R n x 5=,其8点DFT 记为()7,,1,0 =k k X 则()0X 为( )。
A 、2 B 、3C 、4D 、54、下列关于FFT 的说法中错误的是( )。
A 、FFT 是一种新的变换 B 、FFT 是DFT 的快速算法C 、FFT 基本上可以分成时间抽取法和频率抽取法两类D 、基2 FFT 要求序列的点数为L2(其中L 为整数)5、已知某FIR 滤波器单位抽样响应()n h 的长度为()1+M ,则在下列不同特性的单位抽样响应中可以用来设计线性相位滤波器的是( )。
A 、()()n M h n h --=B 、()()n M h n h +=C 、()()1+--=n M h n h D 、()()1+-=n M h n h院/系 年级 专业 姓名 学号答 题 勿 超 装 订 线 ------------------------------装---------------------------------------------订----------------------------------------线----------------------------------------三、简答题(每小题10分,共30分)1、说明离散傅立叶变换(DFT )与离散时间傅立叶变换(DTFT )及z 变换(ZT )之间的关系。
MOS管二阶效应

MOS 管二级效应研究MOS 管的二级效应主要有三种:背栅效应、沟道长度调制效应、亚阈值效应。
一.背栅效应:在很多情况下,源极和衬底的电位并不相同。
对NMOS 管而言,衬底通常接电路的最低电位,有V BS ≤0;对PMOS 管而言,衬底通常接电路的最高电位,有V BS ≥0。
这时,MOS 管的阈值电压将随其源极和衬底之间电位的不同而发生变化。
这一效应称为“背栅效应”。
以NMOS 管为例,当NMOS 管V BS <0时,阈值电压的变化规律。
随着V GS 上升,栅极吸引衬底内部的电子向衬底表面运动,并在衬底表面产生了耗尽层。
当V GS 上升到一定的电压——阈值电压时,栅极下的衬底表面发生反型,NMOS 管在源漏之间开始导电。
阈值电压的大小和耗尽层的电荷量有关,耗尽层的电荷量越多,NMOS 管的开启就越困难,阈值电压——也就是开启NMOS 需要的电压就越高。
当V BS <0时,栅极和衬底之间的电位差加大,耗尽层的厚度也变大,耗尽层内的电荷量增加,所以造成阈值电压变大。
随着V BS 变小,阈值电压上升,在V GS 和V DS 不变的情况下,漏极电流变小。
因而衬底和栅极的作用类似,也能控制漏极电流的变化。
所以我们称它为“背栅”作用。
在电路设计上可采取一些措施来减弱或消除衬偏效应,例如把源极和衬底短接起来,当然可以消除衬偏效应的影响,但是这需要电路和器件结构以及制造工艺的支持,并不是在任何情况下都能够做得到的。
例如,对于p 阱CMOS 器件,其中的n-MOSFET 可以进行源-衬底短接,而其中的p-MOSFET 则否;对于n 阱CMOS 器件,其中的p-MOSFET 可以进行源-衬底短接,而其中的n-MOSFET 则否。
另外可以改进电路结构来减弱衬偏效应。
例如,对于CMOS 中的负载管,若采用有源负载来代替之,即可降低衬偏调制效应的影响(因为当衬偏效应使负载管的沟道电阻增大时,有源负载即提高负载管的VGS 来使得负载管的导电能力增强)。
数字信号处理目录06.28

目录绪论(待定0.5万字)第一章时域离散信号和系统(3.5万字)1.1引言1.2时域离散信号与序列运算1.2.1时域离散信号及其表示1.2.2 序列的运算1.2.3 序列的能量、序列的周期性以及常用典型序列1.3时域离散系统1.3.1线性系统1.3.2时不变系统1.3.3线性时不变系统输入与输出之间的关系1.3.4系统的因果性和稳定性1.4模拟信号数字处理方法1.4.1采样定理及A/D变换器1.4.2采样信号的恢复1.5 应用实例1.6 MATLAB仿真1.7 小结习题第二章时域离散系统的频域分析与系统结构(2-4章共约16万,2-3章多安排一些字数)2.1 引言2.2 序列傅里叶变换的定义及性质2.2.1序列傅里叶变换的定义2.2.2 序列傅里叶变换的性质2.3 周期序列的离散傅里叶级数及傅里叶变换表示式2.3.1 周期序列的离散傅里叶级数2.3.2 周期序列的傅里叶变换表示式2.4 时域离散信号傅里叶变换与模拟信号傅里叶变换之间的关系2.5 序列的Z变换2.5.1 Z变换的定义2.5.2 序列特性对收敛域的影响2.5.3 逆Z变换2.5.4 Z变换的性质和定理2.5.5利用Z变换解差分方程2.6利用Z变换分析信号和系统的频域特性2.6.1 传输函数与系统函数2.6.2 用系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性2.6.3 利用系统函数的极零点分布分析系统的频率特性2.7 线性时不变系统的网络结构2.7.1 用信号流图表示网络结构2.7.2 无限长脉冲响应基本网络结构2.7.3 有限长脉冲响应基本网络结构2.8 应用实例2.9 MATLAB仿真2.10 小结习题第三章离散傅里叶变换(DFT)3.1 引言3.2 离散傅里叶变换的定义3.2.1 DFT的定义3.2.2 DFT和Z变换的关系3.2.3 DFT的隐含周期性3.3 离散傅里叶变换的基本性质3.3.1 线性性质3.3.2 循环移位性质3.3.3 循环卷积定理3.3.4 复共轭序列的DFT3.3.5 DFT的共轭对称性3.4 频率域采样3.5 利用DFT处理连续时间信号3.5.1 用DFT计算线性卷积3.5.2 用DFT对信号进行谱分析3.5.3 混叠失真与参数选择3.5.4 频谱泄漏3.5.5 栅栏效应3.6 应用实例3.7 MATLAB仿真3.8 小结习题第四章快速傅里叶变换(FFT)4.1 引言4.2 基2FFT算法4.2.1 直接计算DFT的特点及减少运算量的基本途径4.2.2 时域抽取法基2 FFT(DIT-FFT)基本原理4.2.3 DIT-FFT算法与直接计算DFT运算量的比较4.2.4 DIT-FFT的运算规律及编程思想4.2.5 频域抽取法基2 FFT(DIF-FFT)基本原理4.2.6 IDFT的高效算法4.3 进一步减少运算量的措施4.3.1 多类蝶形单元运算4.3.2 旋转因子的生成4.3.3 实序列的FFT算法4.4应用实例4.5MATLAB仿真4.6小结习题第五章无限脉冲响应(IIR)数字滤波器的设计(5-6章12万字,第五章多安排字数)5.1 引言5.2 数字滤波器的性能指标与设计步骤5.2.1 数字滤波器的分类5.2.2 数字滤波器的技术要求5.2.3 数字滤波器设计的步骤5.3 模拟滤波器的设计5.4脉冲响应不变法5.5双线性变换法5.6由模拟低通滤波器设计IIR数字滤波器5.6.1 由模拟低通滤波器设计IIR数字低通滤波器5.6.2 由模拟低通滤波器设计IIR数字高通滤波器5.6.3 由模拟低通滤波器设计IIR数字带通滤波器5.6.4 由模拟低通滤波器设计IIR数字带阻滤波器5.7 由数字低通滤波器设计各类IIR数字滤波器5.7.1 由数字低通滤波器设计IIR数字低通滤波器5.7.2 由数字低通滤波器设计IIR数字高通滤波器5.7.3 由数字低通滤波器设计IIR数字带通滤波器5.7.4 由数字低通滤波器设计IIR数字带阻滤波器5.8 应用实例5.9 MATLAB仿真5.10 小结习题第六章有限脉冲响应(FIR)数字滤波器的设计6.1 引言6.2 线性相位FIR数字滤波器的条件和特点6.2.1 线性相位条件6.2.2 线性相位FIR数字滤波器的幅度特点6.2.3 线性相位FIR数字滤波器零点分布特点6.3 利用窗函数法设计FIR滤波器6.3.1 窗函数设计法原理6.3.2 窗函数设计法的截断效应6.3.3 典型窗函数及窗函数的选择6.3.4 利用窗函数法设计FIR滤波器6.4 利用频率采样法设计FIR滤波6.4.1频率采样法设计原理6.4.2频率采样法的优化设计6.4.3 线性相位与采样的关系6.4.4利用频率采样法设计FIR滤波6.5 IIR和FIR数字滤波器的比较6.6应用实例6.7 MATLAB仿真6.8 小结习题第七章离散信号处理系统设计分析及其有限字长效应(2万字)7.1 引言7.2 离散信号处理系统设计分析及仿真7.2.1离散信号处理系统设计步骤7.2.2离散信号处理系统设计分析举例7.3数字信号处理中的有限字长效应7.3.1 二进制数的表示及误差的基本概念7.3.2 定点制的量化效应7.3.3 A/D转换的量化效应7.3.4 数字滤波器系数量化对滤波器零极点位置的影响7.3.5 无限脉冲响应数字滤波器(IIR)有限字长效应7.3.6 有限脉冲响应数字滤波器(FIR)有限字长效应7.3.7 FFT算法的有限字长效应7.4小结习题第八章上机实验(约4万字)8.1 引言8.2 实验一:用于数字信号处理的MATLAB基本操作8.3 实验二:系统响应及其稳定性8.4 实验三:时域采样8.5 实验四:频域采样8.5 实验五:用FFT作谱分析8.6 实验六:用双线性变换法设计IIR数字滤波器8.7 实验七:用窗函数法设计FIR数字滤波器8.8 实验八:数字信号处理在双音频拨号系统中的应用附录:(约2万字)1、MATLAB使用方法2、一些公式推导3、较复杂问题进一步阐述。
Logistic映射的有限字长研究
混沌作为非线性科学的一个重要研究分支 ,受到学术界的普遍重视,特别是近些年来其理论和应用都 有较大的发展【。但 是,有限字长条件下的混沌研 究还不多见,因此大量关于混沌 的理论研究和应用往往 ” 都无法在实践中得到应用 。借助于计算机对混沌信号进行分析,必须考虑计算机 的有 限存储字长这个条件。 在使用有限字长表示混沌的状态情况下,混沌序列不可避免地演化为一个周期序列 。直观地讲 ,因为有限
h i t wo d ln t f c mp t r I h o i s q e c s wi n i t e i i n s a r s o t i e i t e f i r e g h o o u e t e c a t e u n e l t r n o p r d c o e fe h r t r 。T e n e l c lu o t n m h ma i m y p n v e p n n s a e c l u a e y t e s l d t e t o . e r s l h w a o e i d c x mu L a u o x o e t r a c lt d b ma l aa s t me d Th e u t s o t tb t p ro i h s h s h h n n i o a a t s q e c sh v o i v x mu L a u o x o e t n mal a a s t me d i a d ta s i n l h o i e u n e a e p st e ma i m y p n v e p n n .a d t e s l d t e t o S r t c c i h s h r b s o t e F i r n t ft e c mp tr I e e d a c u l d m e o p o e t e p ro d it r o u t i t wo d l g o o u e  ̄ n t n , o p e t d t i r v e i d a n e i t h n e e h h h h om h n m ln t f h o i e u n e i e . e g h o a t s q e c si g v n c c s
定点FFT量化误差模型及性能分析
定点FFT量化误差模型及性能分析作者:赵敏张权来源:《现代电子技术》2011年第21期摘要:介绍了快速傅里叶变换(FFT)的基本原理,针对硬件实现中的定点运算,分析推导出了不同FFT长度和不同量化位数带来的误差模型,并进行了实验验证。
结果表明,相同量化位数条件下,FFT长度越长误差越大;相同FFT长度条件下,量化位数越多,误差越小。
实验结果为FFT设计提供了参考。
关键词:FFT; 定点运算; 误差模型; FFT长度; 量化位数中图分类号:TN911.72-34文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2011)21-0083-03Quantification Error Model of Fixed-point FFT and Its Performance AnalysisZHAO Min, ZHANG Quan(National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract: The basic theory of fast Fourier transform (FFT) is introduced. An error model with different FFT length and different quantification bit width is analyzed according to the fixed-point calculation of hardware realization. The experimental results indicate that the longer FFT length is, the bigger error will be in the condition of the same quantification bit width, and the wider quantification bit width is, the smaller error will be in the condition of the same FFT length. The results provide a reference for FFT design.Keywords: FFT; fixed-point calculation; error model; FFT length; quantification bit width数字信号处理是信号与信息处理的一个分支学科,在现今的信息时代一直起着中流砥柱的作用,它的核心算法是离散傅里叶变换(DFT)。
Mel倒谱系数
Mel倒谱系数Mel倒谱系数:MFCCMel频率倒谱系数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient)的缩写是MFCC,Mel频率是基于人耳听觉特性提出来的,它与Hz频率成非线性对应关系。
Mel频率倒谱系数(MFCC)则是利用它们之间的这种关系,计算得到的Hz频谱特征。
用录音设备录制一段模拟语音信号后,经由自定的取样频率(如8000 Hz、16000 Hz等)采样后转换(A/D)为数字语音信号。
由于在时域(time domain)上语音信号的波形变化相当快速、不易观察,因此一般都会在频域(frequency domain)上来观察,其频谱是随着时间而缓慢变化的,因此通常可以假设在一较短时间中,其语音信号的特性是稳定的,通常我们定义这个较短时间为一帧(frame),根据人的语音的音调周期值的变化,一般取10~20ms。
Mel-frequency cepstrum coefficient作用:和线性预测倒谱系数LPCC一起用于描述语音特征的参数:能量,基音频率,共振峰值等。
详解几个概念:1.Mel频率:是模拟人耳对不同频率语音的感知。
人类对不同频率语音有不同的感知能力:对1kHz以下,与频率成线性关系,对1kHz以上,与频率成对数关系。
频率越高,感知能力就越差了。
因此,在应用中常常只使用低频MFCC,而丢弃中高频MFCC。
在Mel频域内,人对音调的感知能力为线性关系,如果两段语音的Mel频率差两倍,则人在感知上也差两倍。
转换公式:B(f)=1125ln(1+f/700) 其中f为频率,B为Mel-频率。
2.倒谱:同态处理的结果,分为复数和实数倒谱,常用实数倒谱,是语音识别中的重要系数。
具体过程:傅里叶变换----->对数运算----->傅里叶反变换。
语音的产生用源、滤波器模型来表示,即把声带振动看作激励源e(n),把声道看成一个滤波器h(n),两者在时域进行卷积,得到语音信号s(n)。
40n100场效应管参数
40n100场效应管参数摘要:1.场效应管的基本概念2.40n100场效应管的参数解析3.场效应管在电子设备中的应用4.选购场效应管时需要注意的要点5.场效应管的维护与故障处理正文:场效应管(Field Effect Transistor,简称FET)是一种半导体器件,根据沟道长度和宽度的不同,可分为金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。
场效应管具有高输入电阻、低噪声、低失真等优点,广泛应用于放大、开关、调制、功率控制等电子设备中。
40n100场效应管是一种N型金属氧化物半导体场效应管,其中“40”表示沟道长度为40纳米,“100”表示沟道宽度为100纳米。
这种场效应管具有较低的导通电阻和较高的电流容量,适用于高频率、高电压的电子设备。
在选购场效应管时,需要关注以下几个参数:1.栅极电压(Vgs):栅极电压是控制场效应管导通的关键参数。
在不同栅极电压下,场效应管的导通电阻和电流容量会有所不同。
一般来说,栅极电压越高,导通电阻越小,但电流容量也越小。
2.漏极电压(Vds):漏极电压是场效应管能承受的电压上限。
在实际应用中,漏极电压应大于电路的工作电压,以保证场效应管的安全运行。
3.电流容量(Id):场效应管的电流容量决定了其在电路中的承载能力。
根据电路需求选择合适的电流容量,可以保证场效应管的稳定运行。
4.导通电阻(Rdson):导通电阻是场效应管在导通状态下的电阻,它直接影响到电路的能耗。
较低的导通电阻可以降低电路的功耗。
5.开关速度(ts):场效应管的开关速度决定了其在高速电路中的性能。
高速场效应管的开关速度较快,能够满足高频率电路的需求。
在实际应用中,场效应管的维护与故障处理十分重要。
以下是一些建议:1.避免场效应管长时间处于高温、高压等恶劣环境,以免影响其性能和寿命。
2.定期检查场效应管的连接线路,确保接触良好,防止线路老化、短路等现象。
3.若发现场效应管发热过多、噪音过大等异常现象,应立即停用,以免造成损坏。