Was sind Verzögerungsglieder?

[Kaffeemann (Gast)]

In digitalen Filtern findet man ständig Verzögerungsglieder. Um was 
genau handelt es sich bei diesen Verzögerungsgliedern? Wieso werden sie 
in digitale Filter implementiert und wie realisiert man das?

Habe genug recherchiert aber finde keine befriedigende Antwort ...
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Fir_filter_df1.png

Hier als z hoch -1

[user (Gast)]

In digitalen Filtern sind das FlipFlops, sie geben dir den Wert vom 
letzten Zeitpunkt aus

[Kaffeemann (Gast)]

Wie meinst du das mit dem letzten Zeitpunkt?

[Joe S. (bubblejoe)]

Du tastest das Signal ab, damit ist also nicht das aktuelle Signal 
gemeint, sondern das vorige.

[Kaffeemann (Gast)]

Abtasten kenn ich nur von Sample und Hold Schaltungen. Wie ist das 
abtasten denn hier gemeint?

Ich gib ein Signal in ein FlipFlop und nach einer Verzögerung erscheint 
es am Ausgang. Ist das richtig?

[Wolfgang (Gast)]

Kaffeemann schrieb:
> Um was genau handelt es sich bei diesen Verzögerungsgliedern?

z.B. um Schieberegister. An jedem Ausgang kommt das Signal einen Takt 
später an.

[Kaffeemann (Gast)]

Danke Wolfgang. Werden solche Filter diskret aufgebaut oder in FPGA's 
programmiert?

[Wolfgang (Gast)]

Kaffeemann schrieb:
> Abtasten kenn ich nur von Sample und Hold Schaltungen. Wie ist das
> abtasten denn hier gemeint?

In einem digitalen Abtastsystem hast du das Signal entsprechend der 
Abtastfrequenz nur zu diskreten Zeitpunkten vorliegen. Die 
Sample-Schaltung pickt sich aus einem zeitkontinuierlichen System den 
Wert zu diskreten Abtastzeitpunkten heraus und stellt damit das 
Verbindungsglied zwischen zeitkontinuierlichem und zeitdiskretem System 
dar. Den Halteteil braucht man nur, wenn z.B. ein AD-Wandler den 
abgetasteten Analogwert stabil über längere Zeit benötigt, um ihn zu 
digitalisieren.

[Kaffeemann (Gast)]

Also:

Jedes dieser Verzögerungsglieder bewirkt eine "Verzögerung" am Ausgang 
in dem Sinne, dass die Signale erst nach einer Taktflanke übernommen 
werden. Ist es das was ich in der Digitaltechnikvorlesung gelernt habe?

[Wolfgang (Gast)]

Kaffeemann schrieb:
> Werden solche Filter diskret aufgebaut oder in FPGA's
> programmiert?

Je nach dem, wie schnell man es braucht. Diskret wird man es - bis auf 
wenige Ausnahmen - wohl kaum noch machen. Man kann auch in einem µC 
rechnen. Gerade bei niedrigen Frequenzen ist das die einfachste Lösung.

[Wolfgang (Gast)]

Kaffeemann schrieb:
> Jedes dieser Verzögerungsglieder bewirkt eine "Verzögerung" am Ausgang
> in dem Sinne, dass die Signale erst nach einer Taktflanke übernommen
> werden.

Die Übernahme eines Signales erst mit einer Taktflanke bezeichnet man 
üblicherweise als Synchronisation (zum Verarbeitungstakt). Ein 
Verzögerungsglied in digitalen Filtern verzögert ein Signal um 
ganzzahlige Vielfache der Taktperiode.

[Kaffeemann (Gast)]

Hallo Wolfgang

geht das aber schonmal in die richtige Richtung mit der Synchronisation?
Wie wird diese Verzögerung denn genau realisiert? Kannst du mir ein 
Schaltungsbeispiel zeigen?

[Delay (Gast)]

Ein Verzögerungsglied stellt einen Zwischenspeicher dar und speichert 
immer den Wert von einem Abtastzyklus zum nächsten.

Wenn du Z.B. ein FIR-Filter hast, besteht dein Ausgangswert y[k] nur aus 
dem aktuellen Eingangswert x[k] und vergangenen Eingangswerten ( x[k-1], 
x[k-2], ... ) gewichtet mit den Filterkoeffizienten. Damit du die 
vergangenen Werte für die Berechnung zur Verfügung hast, musst du diese 
zwischenspeichern.

Ein Bsp. in Software:

// Filterkoeffizienten
float b0 = 0.5;
float b1 = 0.5;

float fir(float x)
{
   static float x_old = 0; // Zwischenspeicher (z^-1)

   float y = x * b0 + x_old * b1;
   x_old = x; 
   return y;
}

[Wolfgang (Gast)]

Kaffeemann schrieb:
> Wie wird diese Verzögerung denn genau realisiert? Kannst du mir ein
> Schaltungsbeispiel zeigen?

Hier (Fig.1 S.28) werden D-Flipflops eingesetzt, um ein Signal um 1..8 
Takte zu verzögern.

http://archive.cmb.ac.lk/research/bitstream/70130/3256/1/2006Paper13.pdf

[Kaffeemann (Gast)]

Vielen Dank für die zahlreichen Antworten.

[Wolfgang (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Hier (Fig.1 S.28)

Korr: Fig.1 S.27 (PDF Seite 3)

[Kaffeemann (Gast)]

Also werden einfach mehrere D FF's hintereinander geschaltet um die 
gewünschte Verzögerung zu erhalten? Was genau machen denn die XOR Gatter 
?

[Wolfgang (Gast)]

Kaffeemann schrieb:
> Was genau machen denn die XOR Gatter?
In dem verlinkten Beispiel stellen die ein Eingangssignal für die 
Verzögerungskette zur Verfügung.

[Soul E. (Gast)]

Kaffeemann schrieb:

> In digitalen Filtern findet man ständig Verzögerungsglieder. Um was
> genau handelt es sich bei diesen Verzögerungsgliedern? Wieso werden sie
> in digitale Filter implementiert und wie realisiert man das?

Digitale Filter werden oft in Software realisiert, d.h. als Programm auf 
einem Mikroprozessor. Die Abtastwerte stehen dann als Variablen im 
Speicher. z hoch -1 heisst einfach nur: nimm den vorherigen Wert.

Wenn dann nach Ablauf der Zeit T ein neuer Wert aufgenommen wird, werden 
vorher die alten alle im Speicher um eins nach hinten geschoben.