Trabalho de Sistemas Digitais

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PDS
PROCESSAMENTO DIGITAL DE SINAIS
ALUNAS: RA:
JOSEANE PEREIRA BARBOSA ------------------------- 820597638
RAQUEL REIS--------------------------------------------------6659403701
TAUANE MARQUES ------------------------------------------6276258981
PATRICIA --------------------------------------------------------6619357966
TURMA: 8ª A MATUTINO
PROFESSOR: MOACIR
PROCESSAMENTO DIGITAL DE SINAIS
O Processamento digital de sinais (PDS) - é o tratamento que se aplica a um sinal de tempo discreto. Este processamento é executado por meios digitais como: computadores ou processadores digitais. 
O desenvolvimento dos microprocessadores (década de 1970) e dos processadores digitais (década de 1980): ampliaram as aplicações de PDS. A maior parte dos sinais encontrados são contínuos no tempo, por exemplo, áudio, vídeo, temperatura. Assim, para o tratamento digital, tem-se necessidade de converter as informações em sinais elétricos de tempo contínuos por meio de transdutores e em seguida digitalizar estes sinais, isto é: converter do tempo contínuo para o tempo discreto (digital) utilizando conversores AD. 
 Algumas vantagens DSP: 
Programabilidade: Uma implementação em PDS é mais flexível, desde de que é mais fácil de se modificar (o software pode ser atualizado, refeito ou modificado).
Estabilidade e Repetibilidade: Apresenta melhor qualidade do sinal, estabilidade e repetibilidade no desempenho do sistema, pois o sistema é representado na forma digital e a implementação é através de algoritmos que não dependem de tolerância de componentes, envelhecimento, etc. 
Aplicações especiais: 
Alguns processamentos são realizados com mais eficiência na forma digital: compressão, filtros com fase linear.
 Agumas desvantagens de DSP: 
Não é econômico em aplicações simples: os conversores AD e DA, em geral encarecem o sistema.
Limitação em frequência, consumo alto de potência. 
Algumas aplicações de DSP :
Gravação digital de áudio.
Os Filtros são usados basicamente para dois propósitos que são:
– separação de sinais, Exemplo: monitorar o sinal de ECG do feto ainda dentro do útero da mãe. 
– recuperação de sinais, Exemplo: recuperação de gravações de áudio e melhoramento de imagens borradas.
Existem três formas de representar um filtro digital, que são:
 Resposta a impulso, Resposta a degrau e Resposta em frequência 
Cada uma destas formas tem informações completas sobre o filtro, mas de formas diferentes. Se uma delas estiver disponível, é sempre possível obter as outras. Todas estas formas são importantes, pois descrevem como o filtro irá reagir sob circunstâncias diferentes.
Filtros de resposta a impulso finita (FIR) – operam por convolução da resposta a impuslso (kernel) com o sinal – todos os filtros lineares possíveis podem ser implementados desta maneira – possuem desempenho impressionante, mas podem ser lentos, dependendo do comprimento de seu kernel.
Filtros de resposta a impulso infinita (IIR) – operam de forma recursiva – têm um desempenho bom, em relação ao seu comprimento – são mais rápidos que os filtros FIR – podem se tornar instáveis.
Na resposta a impulso: saída do sistema quando aplicase um impulso na entrada. 
Na resposta a degrau: saída do sistema quando aplicase um degrau na entrada. Formas de obter: coloque um degrau na entrada e verifique a saída – integre a resposta a impulso (running sum)
Resposta em frequência: calcule a DFT da resposta a impulso. Pode ser representada de duas formas: Escala de amplitude linear: melhor para visualizar ripple na banda de passagem – escala de amplitude logarítmica: melhor para verificar a atenuação na banda de rejeição, a informação é representada nos sinais:
No domínio do tempo: cada amostra do sinal contém informação relevante. (ECG , televisão)
No domínio da frequência: a informação está contida na forma como as amostras variam com o tempo. ( áudio , movimento de um pêndulo). 
Os Parâmetros no domínio do tempo, estão relacionados à resposta a degrau. 
E os Parâmetros no domínio da freqüência: estão relacionados à resposta em freqüência. Esta distinção é absolutamente crítica no projeto de filtros, pois nunca é possível otimizá-los para ambas as aplicações: um bom desempenho no domínio do tempo implica em um desempenho ruim no domínio da frequência, e vice-versa.
 A resposta a degrau é a forma mais pura de representar uma divisão entre regiões dissimilares.
Os parâmetros relacionados à resposta a degrau são:
 – velocidade 
– overshoot 
– fase
Velocidade (ou tempo de subida): número de amostras que o sinal leva para subir de 10% a 90% da amplitude máxima do sinal. Fatores como redução de ruído, limitações inerentes ao sistema de aquisição, evitar o aliasing, etc., limitam a velocidade.
Overshoot: deve ser evitado, pois modifica as amplitudes das amostras do sinal, distorcendo-o. Quando isto ocorre fica a dúvida: o overshoot provem do sinal ou do filtro que foi usado?
Fase: quando a fase não é linear, a metade superior da forma de onda não é simétrica em relação à inferior. São usados para selecionar certas regiões no espectro, bloqueando as demais.
Os parâmetros relacionados ao filtro no dominio da frequência são:
Banda de passagem: corresponde àquelas frequências que devem passar inalteradas;
Banda de bloqueio ou banda de rejeição: região do espectro que deve ser eliminada na saída do filtro;
Banda de transição: é a região entre as duas anteriores;
Frequência de corte: divisão entre a banda de passagem e
a banda de transição.
	Filtros Digitais
 
Em um sistema e transmissão, a função de um filtro é remover partes não desejadas do sinal, como o ruído, ou extrair partes úteis do sinal, como determinadas componentes de freqüência que estão dentro do gama de freqüência. Há dois tipos principais de filtro: o analógico e o digital. Eles são bastante diferentes na montagem física e em seu funcionamento.
 
Um filtro analógico usa circuitos eletrônicos analógicos feitos de componentes como resistores, indutores e capacitores para produzir o efeito de filtragem exigido. Tais circuitos de filtro são extensamente usados em aplicações como redução de ruído em sistema de alta-fidelidade e muitas outras áreas.
 
Existem técnicas padrões para se projetar um circuito de filtro analógico para uma determinada aplicação. Em todas as fases do projeto a característica mais importante no circuito desse filtro é a tensão e a corrente elétrica, bem como a precisão dos componentes.
 
Já no caso de um filtro digital, este usa um processador digital para executar cálculos numéricos em valores amostrados do sinal de entrada. O processador pode ser um computador ou um DSP. Em um processo de filtragem digital, o sinal analógico deve ser primeiramente digitalizado usando um ADC.
 
Isto quer dizer que, a cada intervalo de tempo previamente definido é retirada uma amostra do sinal de entrada que vai ser codificada em forma binária e este procedimento é aplicado sucessivamente a cada novo intervalo de tempo.
 
Esta amostragem é transferida ao processador que efetuar os cálculos numéricos. Estes cálculos envolvem multiplicações e soma com constantes de seus termos - produtos. Os resultados desses cálculos produzidos pelo processador agora representam valores do sinal filtrado e podem ser reconstituídos através de um DAC, o qual irá converter o sinal filtrado em um sinal na forma analógica. Note que num filtro digital, o sinal é representado por uma sucessão de números, em lugar de uma tensão ou corrente.
 
Os filtros digitais são parte importante do Processamento Digital de Sinais (PDS). Na realidade, o desempenho extraordinário deles é uma das razões fundamentais para a popularização do PDS (STEVEN, 1999).
 
Os filtros digitais são facilmente projetados, sendo os mesmos testados e implementados em um computador ou estação de trabalho de forma simples;
A ordem de um filtro digital é o número de contribuições previamentearmazenadas na memória do processador utilizadas para calcular a próxima componente. Sendo assim, todos os filtros digitais podem ser escritos da seguinte maneira:
	Zero – ordem:
	
	Primeira - ordem:    
	
	Segunda - ordem:
	
Tipos de filtros no domínio da frequência
Nos Projetos de filtros no domínio da frequência
•	Filtros passa-altas, passa-faixa e rejeita-faixa são todos projetados a partir de filtros passa-baixas, e então convertendo para a resposta desejada.
• Existem dois métodos para se fazer isso:
– inversão espectral
– reversão espectral
A inversão espectral “roda” a resposta a impulso no sentido vertical, de modo que a banda de passagem vira banda de bloqueio, e vice-versa. Em outras palavras, este procedimento transforma um filtro passa-baixas em um passa-altas, um passa-altas em um passa-baixas, um rejeita faixa em um passa-faixa, e um passa-faixa em um rejeita faixa
Na Reversão espectral - Este procedimento “roda” a resposta em frequência na horizontal:0 torna-se 0,5 e 0,5 torna-se 0.
•	Esta aparente mágica tem umaexplicação muito simples: mudar o sinal das amostras pares corresponde a multiplicar o kernel do filtro por um cosseno de frequência 0,5fs.
•	Como discutido anteriormente, este procedimento corresponde a deslocar o espectro do kernel para a posição 0,5fs. Imagine o espectro periódico que você entenderá a idéia por trás disso.
	
Bibliografia
www.dee.eng.ufba.br/home/simas/PDS
www.inatel.br/docentes/ynoguti/downloads/dsp
http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialfiltrodig
https://pt.wikipedia.org/wiki/Filtro_digital