Belangrijkste verschil - Analoge versus digitale filters

In de elektronica kan een signaal worden gemaakt van een combinatie van componentsignalen op verschillende frequenties. Filters zijn componenten die in elektrische circuits worden gebruikt 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 moeten converteren naar digitale signalen voordat ze worden verwerkt. Na verwerking moet het signaal weer worden omgezet 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 impedantieniveaus voor stromen met verschillende frequenties. Daarom kunnen ze in circuits worden gebruikt om ongewenste frequentiecomponenten in een signaal te onderdrukken.

Bijvoorbeeld, een banddoorlaatfilter onderdrukt frequenties die buiten een bepaald frequentiebereik liggen. Het onderstaande diagram laat zien hoe zo'n filter kan worden opgebouwd met behulp van condensatoren (C) en inductoren (L):

Een banddoorlaatfilter dat frequenties onderdrukt die niet binnen het bereik liggen.

En in het uitgangssignaal worden alle frequenties onderdrukt die niet in het bandbreedtebereik (B) liggen:

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

Analoge filters kunnen signalen filteren doorlopend. In sommige gevallen geeft dit een klein voordeel aan analoge filters, waarbij alle ongewenste frequenties moeten worden verwijderd. Het vermogen van een digitaal filter om dit te doen, hangt af van de bemonsteringsfrequentie (zie hieronder).

Wat zijn digitale filters

Digitale filters kunnen werken met digitale (d.w.z. niet-continue) signalen. Een digitaal filter bestaat dus uit een Analoog-digitaalomzetter (ADC), die eerst elk analoog signaal omzet in een digitaal signaal. De ADC doet dit door het signaal met regelmatige tussenpozen te bemonsteren. Na de conversie wordt het gedigitaliseerde signaal verwerkt en worden onnodige frequentiecomponenten verwijderd. Vervolgens moet het resulterende digitale signaal weer worden omgezet in 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 eenvoudig worden gewijzigd door hun algoritmen te herschrijven (om een ​​analoog filter te herprogrammeren, moet de schakeling zelf veranderen). Hierdoor kunnen ook digitale filters presteren adaptieve filtering: een vorm van filtering waarbij filterparameters in de loop van de tijd kunnen worden gewijzigd, afhankelijk van hoe het ingangssignaal verandert. Digitale filters zijn doorgaans ook nauwkeuriger, aangezien de nauwkeurigheid van een analoog filter grotendeels afhangt van de capaciteiten van de componenten. Digitale filters kunnen ook zeer lage frequenties aan die analoge filters niet aankunnen.

Verschil tussen analoge en digitale filters

Type verwerkt signaal

Analoge filters kan analoge filters direct verwerken.

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

De functionaliteit wijzigen

Om de werking van te wijzigen analoge filters, moeten de componenten zelf opnieuw worden geconfigureerd.

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

Verwerkingssnelheid

Analoge filters filter ongewenste frequenties continu uit.

De snelheid waarmee digitale filters kunnen werken, hangt af van hun bemonsteringsfrequentie.

Afbeelding met dank aan

"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 banddoorlaatfilter…" door Inductiveload (Eigen werk) [Public Domain], via Wikimedia Commons