Основное различие - аналоговые и цифровые фильтры

В электронике сигнал может состоять из комбинации составляющих сигналов на разных частотах. Фильтры представляют собой компоненты, используемые в электрических цепях для удаления нежелательных частотных составляющих в сигнале. В главное отличие Между аналоговыми и цифровыми фильтрами заключается в том, что аналоговые фильтры обрабатывают аналоговые сигналы напрямую, тогда как цифровые фильтры должны сначала преобразовать аналоговые сигналы в цифровые сигналы перед обработкой. После обработки сигнал необходимо снова преобразовать из цифрового в аналоговый сигналы.

Что такое аналоговые фильтры

Аналоговые фильтры используют резонанс в электрических цепях. Комбинации резисторов и катушек индуктивности обеспечивают разные уровни сопротивления токам с разной частотой. Следовательно, их можно использовать в схемах для подавления нежелательных частотных составляющих в сигнале.

Например, полосовой фильтр подавляет частоты, выходящие за пределы заданного диапазона частот. На схеме ниже показано, как такой фильтр может быть построен с использованием конденсаторов (C) и катушек индуктивности (L):

Полосовой фильтр, подавляющий частоты, выходящие за пределы его диапазона.

И в выходном сигнале подавляются все частоты, выходящие за пределы диапазона полосы пропускания (B):

Полосовой фильтр подавляет частоты, которые не находятся в области, называемой полосой пропускания.

Аналоговые фильтры могут фильтровать сигналы непрерывно. В некоторых случаях это дает небольшое преимущество аналоговым фильтрам, где необходимо удалить все нежелательные частоты. Способность цифрового фильтра делать это зависит от его частоты дискретизации (см. Ниже).

Что такое цифровые фильтры

Цифровые фильтры могут работать с цифровыми (т.е. прерывистыми) сигналами. Таким образом, цифровой фильтр состоит из Аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который сначала преобразует любой аналоговый сигнал в цифровой. АЦП делает это путем дискретизации сигнала через равные промежутки времени. После преобразования оцифрованный сигнал обрабатывается и ненужные частотные составляющие удаляются. Затем полученный цифровой сигнал необходимо преобразовать обратно в аналоговый сигнал с помощью Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Цифровые фильтры имеют несколько преимуществ перед аналоговыми фильтрами. После того, как они запрограммированы, программы в цифровых фильтрах можно легко изменить, переписав их алгоритмы (чтобы перепрограммировать аналоговый фильтр, необходимо изменить саму схему). Это также позволяет цифровым фильтрам выполнять адаптивная фильтрация: форма фильтрации, при которой параметры фильтрации могут изменяться с течением времени, в зависимости от того, как изменяется входной сигнал. Цифровые фильтры также имеют тенденцию быть более точными, поскольку точность аналогового фильтра во многом зависит от мощности его компонентов. Цифровые фильтры также могут обрабатывать очень низкие частоты, с которыми аналоговые фильтры не могут справиться.

Разница между аналоговыми и цифровыми фильтрами

Тип обрабатываемого сигнала

Аналоговые фильтры может обрабатывать аналоговые фильтры напрямую.

Цифровые фильтры Перед обработкой необходимо сначала преобразовать аналоговые сигналы в цифровые. После обработки сигнал необходимо снова преобразовать из цифрового в аналоговый.

Изменение функциональности

Чтобы изменить функционирование аналоговые фильтры, сами компоненты необходимо перенастроить.

Цифровые фильтры обычно управляются алгоритмами, и функциональность может быть легко изменена путем изменения этих алгоритмов.

Скорость обработки

Аналоговые фильтры непрерывно отфильтровывать нежелательные частоты.

Скорость, с которой цифровые фильтры может работать в зависимости от их частоты дискретизации.

Изображение предоставлено

«Принципиальная схема примера полосового фильтра в топологии Кауэра с Т-образным сечением…» от Inductiveload (собственная работа) [Public Domain], через Wikimedia Commons

«Диаграмма, показывающая определение полосы пропускания (B) для полосового фильтра…» от Inductiveload (собственная работа) [Public Domain], через Wikimedia Commons