Unterschied zwischen analogen und digitalen Filtern

Hauptunterschied - Analog- und Digitalfilter

In der Elektronik kann ein Signal aus einer Kombination von Komponentensignalen bei verschiedenen Frequenzen bestehen. Filter sind Komponenten, die in elektrischen Schaltungen verwendet werden, um unerwünschte Frequenzkomponenten in einem Signal zu entfernen. Das Hauptunterschied zwischen analogen und digitalen Filtern ist, dass analoge Filter analoge Signale direkt verarbeiten, während digitale Filter vor der Verarbeitung zunächst analoge Signale in digitale Signale umwandeln müssen. Nach der Verarbeitung muss das Signal erneut von digitalen in analoge Signale umgewandelt werden.

Was sind analoge Filter?

Analogfilter verwenden Resonanz in elektrischen Stromkreisen. Kombinationen von Widerständen und Induktivitäten bieten unterschiedliche Impedanzen für Ströme mit unterschiedlichen Frequenzen. Daher können sie in Schaltungen verwendet werden, um unerwünschte Frequenzkomponenten in einem Signal zu unterdrücken.

Zum Beispiel a Bandpassfilter unterdrückt Frequenzen, die außerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs liegen. Das folgende Diagramm zeigt, wie ein solches Filter aus Kondensatoren (C) und Induktoren (L) aufgebaut werden kann:

Ein Bandpassfilter, das Frequenzen unterdrückt, die nicht in seinem Bereich liegen.

Und im Ausgangssignal alle Frequenzen, die nicht im Bandbreite Bereich (B) wird unterdrückt:

Ein Bandpassfilter unterdrückt Frequenzen, die sich nicht in einem Bereich befinden, der als Bandbreite bezeichnet wird.

Analogfilter können Signale filtern ständig. In manchen Fällen bietet dies analogen Filtern einen leichten Vorteil alles unerwünschte Frequenzen müssen entfernt werden. Die Fähigkeit eines digitalen Filters, dies zu tun, hängt von seiner Abtastrate ab (siehe unten)..

Was sind digitale Filter?

Digitale Filter können mit digitalen (d. H. Nicht kontinuierlichen) Signalen arbeiten. Ein Digitalfilter besteht daher aus einem Analog-Digital-Wandler (ADC), der zunächst jedes analoge Signal in ein digitales Signal umwandelt. Der ADC tut dies durch Probenahme das Signal in regelmäßigen Abständen. Nach der Konvertierung wird das digitalisierte Signal verarbeitet und nicht benötigte Frequenzkomponenten entfernt. Das resultierende digitale Signal muss dann mit a in ein analoges Signal umgewandelt werden Digital-Analog-Wandler (DAC).

Digitale Filter haben gegenüber analogen Filtern mehrere Vorteile. Sobald sie programmiert sind, können die Programme in den digitalen Filtern leicht geändert werden, indem ihre Algorithmen neu geschrieben werden (um einen analogen Filter neu zu programmieren, muss die Schaltung selbst geändert werden). Dadurch können auch digitale Filter ausgeführt werden adaptive Filterung: eine Form der Filterung, bei der Filterparameter im Laufe der Zeit geändert werden können, je nachdem, wie sich das Eingangssignal ändert. Digitale Filter neigen auch dazu, genauer zu sein, da die Genauigkeit eines analogen Filters stark von den Kapazitäten seiner Komponenten abhängt. Digitale Filter können auch sehr tiefe Frequenzen verarbeiten, die mit analogen Filtern nicht möglich sind.

Unterschied zwischen analogen und digitalen Filtern

Art des verarbeiteten Signals

Analoge Filter kann analoge Filter direkt verarbeiten.

Digitalfilter Analoge Signale müssen vor der Verarbeitung zunächst in digitale Signale umgewandelt werden. Nach der Verarbeitung muss das Signal erneut von digital in analog umgewandelt werden.

Ändern der Funktionalität

Die Funktion von ändern analoge Filter, Die Komponenten selbst müssen neu konfiguriert werden.

Digitalfilter werden normalerweise von Algorithmen gesteuert, und die Funktionalität kann durch Ändern dieser Algorithmen leicht geändert werden.

Verarbeitungsrate

Analoge Filter unerwünschte Frequenzen kontinuierlich herausfiltern.

Die Rate bei der digitale Filter funktionieren kann, hängt von ihrer Abtastfrequenz ab.

Bild mit freundlicher Genehmigung

"Ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Bandpassfilters in der Tauer-Cauer-Topologie ..." von Inductiveload (Eigene Arbeit) [Public Domain], über Wikimedia Commons

"Ein Diagramm, das die Definition der Bandbreite (B) für ein Bandpassfilter zeigt ..." von Inductiveload (Eigene Arbeit) [Public Domain], über Wikimedia Commons