Verschil tussen analoge en digitale filters

Belangrijkste verschil - analoge versus digitale filters

In de elektronica kan een signaal worden afgegeven van een combinatie van componentsignalen op verschillende frequenties. filters zijn componenten die worden gebruikt in elektrische circuits om ongewenste frequentiecomponenten in een signaal te verwijderen. De grootste verschil tussen analoge en digitale filters is dat analoge filters analoge signalen direct verwerken, terwijl digitale filters eerst analoge signalen naar digitale signalen moeten converteren, voordat ze worden verwerkt. Na verwerking moet het signaal opnieuw worden geconverteerd van digitale naar analoge signalen.

Wat zijn analoge filters

Analoge filters maken gebruik van resonantie in elektrische circuits. Combinaties van weerstanden en inductoren bieden verschillende niveaus van impedantie voor stromen met verschillende frequenties. Daarom kunnen ze worden gebruikt in circuits om ongewenste frequentiecomponenten in een signaal te onderdrukken.

Bijvoorbeeld, een banddoorlaatfilter onderdrukt frequenties die buiten een bepaald bereik van frequenties liggen. Het onderstaande diagram laat zien hoe een dergelijk filter kan worden geconstrueerd met behulp van condensatoren (C) en inductoren (L):

Een banddoorlaatfilter dat frequenties onderdrukt die zich niet binnen het bereik bevinden.

En, in het uitgangssignaal, alle frequenties die niet in de bandbreedte bereik (B) worden onderdrukt:

Een banddoorlaatfilter onderdrukt frequenties die zich niet in een gebied bevinden dat de bandbreedte wordt genoemd.

Analoge filters kunnen signalen filteren doorlopend. In sommige gevallen geeft dit een klein voordeel aan analoge filters, waar allemaal ongewenste frequenties moeten worden verwijderd. Het vermogen van een digitaal filter om dit te doen, is afhankelijk van de samplefrequentie (zie hieronder).

Wat zijn digitale filters

Digitale filters kunnen werken met digitale (dat wil zeggen niet-continue) signalen. Een digitaal filter bestaat daarom uit een Analoog-digitaalomzetter (ADC), die eerst een analoog signaal omzet naar een digitaal signaal. De ADC doet dit door monsterneming het signaal met regelmatige tussenpozen. Na de conversie wordt het gedigitaliseerde signaal verwerkt en worden onnodige frequentiecomponenten verwijderd. Vervolgens moet het resulterende digitale signaal worden geconverteerd naar een analoog signaal met behulp van a Digitaal-analoogomzetter (DAC).

Digitale filters hebben verschillende voordelen ten opzichte van analoge filters. Als ze eenmaal zijn geprogrammeerd, kunnen de programma's in digitale filters gemakkelijk worden gewijzigd door hun algoritmen opnieuw te schrijven (om een ​​analoog filter opnieuw te programmeren, moet het circuit zelf veranderen). Hierdoor kunnen ook digitale filters worden uitgevoerd adaptieve filtering: een vorm van filteren waar filterparameters in de loop van de tijd kunnen worden gewijzigd, afhankelijk van hoe het ingangssignaal verandert. Digitale filters hebben ook de neiging nauwkeuriger te zijn, omdat de nauwkeurigheid van een analoog filter grotendeels afhankelijk is van de capaciteiten van de componenten. Digitale filters zijn ook in staat om zeer lage frequenties aan te kunnen die analoge filters niet aankunnen.

Verschil tussen analoge en digitale filters

Type signaal verwerkt

Analoge filters kan analoge filters rechtstreeks verwerken.

Digitale filters moeten eerst analoge signalen naar digitaal converteren voordat ze worden verwerkt. Na verwerking moet het signaal opnieuw worden geconverteerd van digitaal naar analoog.

De functionaliteit veranderen

Om het functioneren van te veranderen analoge filters, de componenten zelf moeten opnieuw worden geconfigureerd.

Digitale filters worden meestal beheerst door algoritmen en de functionaliteit kan eenvoudig worden gewijzigd door deze algoritmen te wijzigen.

Snelheid van verwerking

Analoge filters filter ongewenste frequenties continu uit.

De snelheid waarmee digitale filters kan werken, is afhankelijk van de samplefrequentie.

Afbeelding Met dank

"Een schematisch diagram van een voorbeeld van een banddoorlaatfilter, in T-sectie Cauer-topologie ..." door Inductiveload (Eigen werk) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Een diagram met de definitie van bandbreedte (B) voor een bandpassfilter ..." door Inductiveload (Eigen werk) [Public Domain], via Wikimedia Commons