Hovedforskel - Analoge kontra digitale filtre

I elektronik kan der laves et signal af en kombination af komponentsignaler ved forskellige frekvenser. Filtre er komponenter, der bruges i elektriske kredsløb til at fjerne uønskede frekvenskomponenter i et signal. Det hovedforskel mellem analoge og digitale filtre er, at analoge filtre behandler analoge signaler direkte, hvorimod digitale filtre først skal konvertere analoge signaler til digitale signaler, før de behandles. Efter behandling skal signalet konverteres igen fra digitale til analoge signaler.

Hvad er analoge filtre

Analoge filtre gør brug af resonans i elektriske kredsløb. Kombinationer af modstande og induktorer giver forskellige impedansniveauer for strømme med forskellige frekvenser. Derfor kan de bruges i kredsløb til at undertrykke uønskede frekvenskomponenter i et signal.

F.eks båndpasfilter undertrykker frekvenser, der ligger uden for et givet frekvensområde. Diagrammet herunder viser, hvordan et sådant filter kan konstrueres ved hjælp af kondensatorer (C) og induktorer (L):

Et båndpasfilter, der undertrykker frekvenser, der ikke er inden for sit område.

Og i udgangssignalet undertrykkes alle frekvenser, der ikke er i båndbreddeområdet (B):

Et båndpasfilter undertrykker frekvenser, der ikke er i et område kaldet båndbredden.

Analoge filtre kan filtrere signaler løbende. I nogle tilfælde giver dette en lille fordel for analoge filtre, hvor alle uønskede frekvenser skal fjernes. Evnen til et digitalt filter til at gøre dette afhænger af dets samplingshastighed (se nedenfor).

Hvad er digitale filtre

Digitale filtre kan arbejde med digitale (dvs. ikke-kontinuerlige) signaler. Et digitalt filter består derfor af et Analog til digital konverter (ADC), som først konverterer ethvert analogt signal til et digitalt signal. ADC gør dette ved at sampler signalet med jævne mellemrum. Efter konverteringen behandles det digitaliserede signal, og unødvendige frekvenskomponenter fjernes. Derefter skal det resulterende digitale signal konverteres tilbage til et analogt signal ved hjælp af en Digital til analog konverter (DAC).

Digitale filtre har flere fordele i forhold til analoge filtre. Når de er programmeret, kan programmerne i digitale filtre let ændres ved at omskrive deres algoritmer (for at omprogrammere et analogt filter skal selve kredsløbet ændres). Dette giver også mulighed for digitale filtre adaptiv filtrering: en form for filtrering, hvor filtreringsparametre kunne ændres over tid, afhængigt af hvordan indgangssignalet ændres. Digitale filtre har også en tendens til at være mere præcise, da nøjagtigheden af ​​et analogt filter stort set afhænger af dets komponenters kapacitet. Digitale filtre er også i stand til at håndtere meget lave frekvenser, som analoge filtre ikke kan håndtere.

Forskellen mellem analoge og digitale filtre

Type signal behandlet

Analoge filtre kan behandle analoge filtre direkte.

Digitale filtre skal først konvertere analoge signaler til digitale, før de behandles. Efter behandling skal signalet konverteres igen fra digitalt til analogt.

Ændring af funktionaliteten

At ændre funktionen af analoge filtre, komponenterne selv skal konfigureres igen.

Digitale filtre er normalt styret af algoritmer, og funktionaliteten kan let ændres ved at ændre disse algoritmer.

Behandlingshastighed

Analoge filtre filtrere uønskede frekvenser kontinuerligt.

Den hastighed, hvormed digitale filtre kan arbejde afhænger af deres samplingsfrekvens.

Billede høflighed

"Et skematisk diagram over et eksempel på et båndpasfilter i T-sektion Cauer-topologi…" af Inductiveload (eget arbejde) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Et diagram, der viser definitionen af ​​båndbredde (B) for et båndpasfilter…" af Inductiveload (eget arbejde) [Public Domain], via Wikimedia Commons