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Strukturen und Blockschaltbilder digitaler Systeme

Die in diesem Kapitel entworfenen Systeme lassen sich über Differenzengleichungen und Übertragungsfunktionen charakterisieren. Die Realisierung zeitdiskreter Systeme kann bei gleicher Übertragungsfunktion aber auf unterschiedliche Art erfolgen. Zur Beschreibung der Realisierungsvarianten werden Blockschaltbilder verwendet. Sie sind Gegenstand dieses Abschnittes.

Nach einer Einführung in Blockschaltbilder zeitdiskreter Systeme werden drei grundlegende Strukturen zeitdiskreter Systeme dargestellt und diskutiert:

  • Direktstruktur
  • Kaskadenstruktur
  • Parallelstruktur

Die Strukturen stellen symbolisch den Aufbau von Schaltungsstrukturen oder Algorithmen dar. Sie lassen sich ineinander überführen und sind theoretisch gleichwertig. Durch die unterschiedliche Realisierung ergeben sich praktisch jedoch Unterschiede. Die Anzahl der benötigten Speicherzellen und der erforderlichen Rechenoperationen variiert. Damit ist auch der Realisierungsaufwand der Strukturen unterschiedlich. Außerdem führt bei der sogenannten Fixed-Point-Darstellung der Signale und Koeffizienten die Quantisierung zu Abweichungen. Dadurch wird das System nicht ideal abgebildet. Es entstehen Quantisierungsfehler, die im Extremfall sogar zur Instabilität von Systemen führen können. Die Auswirkung der Quantisierungseffekte ist abhängig von der Systemrealisierung.