Diseño e implementación de filtros digitales FIR e IIR utilizando el microcontrolador XMEGA de Atmel para tratamiento de señales de audio

Abstract

Las aplicaciones de los filtros digitales son muy importantes para la carrera de ingeniería electrónica, porque son utilizados para procesamiento digital de señales de audio, video e imágenes, telecomunicaciones digitales, análisis de señales biomédicas y en equipos de laboratorio para eliminar armónicos de la red eléctrica. El diseño de un filtro analógico requiere rediseñar su estructura si los parámetros del filtro cambian, el diseño de un filtro digital es más flexible al depender de un código de programa. El uso de microcontroladores para realizar procesamiento digital de señales se popularizó debido a su bajo costo y altas velocidades de procesamiento. El microcontrolador XMEGA perteneciente a la familia de microcontroladores AVR (Advanced Virtual Risc) de Atmel, se presenta como una alternativa económica para implementar los filtros digitales al incluir un conversor digital análogo (DAC) de 12 bits, lo que no ocurre con algunos dsPIC de Microchip. Los filtros digitales de respuesta finita al impulso (FIR) y los filtros digitales de respuesta infinita al impulso (IIR) del tipo rechaza-banda que fueron diseñados tienen los menores errores: en el caso del filtro digital FIR rechaza-banda se obtuvo un error relativo de 3.31% para la magnitud de la respuesta de frecuencia y un error relativo de 2.58% para la fase de la respuesta de frecuencia, en el caso del filtro digital IIR rechaza-banda se obtuvo un error relativo de 3.29 % para la magnitud de la respuesta de frecuencia y un error relativo de 8.22 % para la fase de la respuesta de frecuencia.