數(shù)字濾波器你了解多少?兩種數(shù)字濾波器對(duì)比!

濾波器，是工業(yè)中的重要設(shè)備之一。同時(shí)，濾波器也是實(shí)驗(yàn)室的常用設(shè)備之一。通過(guò)上篇文章，相信大家對(duì)濾波器的分類(lèi)已經(jīng)具備了初步認(rèn)識(shí)。為增進(jìn)大家對(duì)濾波器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)數(shù)字濾波器予以介紹。如果你對(duì)濾波器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、濾波器引言

濾波器，顧名思義，是對(duì)波進(jìn)行過(guò)濾的器件，主要用來(lái)濾除信號(hào)中無(wú)用的頻率成分。在信號(hào)波的處理中各種濾波器的種類(lèi)有很多，按元件分類(lèi)，濾波器可分為：有源濾波器、無(wú)源濾波器、陶瓷濾波器、晶體濾波器、機(jī)械濾波器、鎖相環(huán)濾波器、開(kāi)關(guān)電容濾波器等。

二、數(shù)字濾波器

1. 定義

數(shù)字濾波器是與模擬濾波器相對(duì)應(yīng)的，我們?cè)诔Ｓ玫碾x散系統(tǒng)中， 使用數(shù)字濾波器。它的主要作用是利用離散時(shí)間系統(tǒng)的特性，在這里 時(shí)間就是一個(gè)變量，然后在對(duì)外部輸入的信號(hào)，進(jìn)行處理，這里的輸 入信號(hào)一般都是廣義上的波形型號(hào)，信號(hào)可以是電壓、電流、功率等。 當(dāng)然也有類(lèi)似于頻率等這種。在實(shí)際的操作中，我們也可以把輸入的信號(hào)波形變成輸出，也就是將輸入和輸出倒置。從而實(shí)現(xiàn)我們將信號(hào)的頻譜修改的目的。

2. 實(shí)現(xiàn)技術(shù)手段

數(shù)字濾波器有多種方式可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理，我們介紹在實(shí)際中使用最多的兩種，一種是我們集成電路的方式將集成電路的各種元 器件組成一個(gè)專(zhuān)用的設(shè)備，這種設(shè)備稱(chēng)之為數(shù)字信號(hào)處理機(jī)，類(lèi)似于arm架構(gòu)或者單片機(jī)架構(gòu)的數(shù)字處理機(jī)就是我們常用的一種，這種方式對(duì)于成套批量的需求商用價(jià)值比較高，因?yàn)樵靸r(jià)成本比較低，受到了市場(chǎng)的歡迎;另一種就是使用我們平常使用的x86/x64的商用或者工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬仿真，這個(gè)完全是使用應(yīng)用軟件進(jìn)行仿真的，這種方式也在實(shí)驗(yàn)室或者大型的數(shù)字濾波項(xiàng)目中使用，這種方式成本較高，不適宜與大批量的生產(chǎn)與配套。但是在實(shí)驗(yàn)室是最好的一種模擬方式，在高階模擬和運(yùn)算中有非常大的優(yōu)勢(shì)。

3. 數(shù)字濾波器的對(duì)比

數(shù)字濾波器主要有兩種，一種是IIR，我們稱(chēng)之為無(wú)限的沖激響應(yīng)濾波器，另外一種是FIR，這種濾波器是與IIR相對(duì)應(yīng)的，這個(gè)是有限的沖激響應(yīng)濾波器。兩個(gè)系統(tǒng)都是有各自的特點(diǎn)的，F(xiàn)IR的濾波器是沒(méi)有閉環(huán)的反饋的環(huán)路信號(hào)，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)比較嚴(yán)格的線(xiàn)性方程的相位的計(jì)算，一般情況下相位的要求不嚴(yán)格一 般不會(huì)使用這個(gè)濾波器，相反的話(huà)，會(huì)采用這種濾波器。當(dāng)然在很多的場(chǎng)景下面，我們要對(duì)信號(hào)進(jìn)行一些實(shí)時(shí)的處理，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)數(shù)據(jù)越來(lái)越多的情況下，我們對(duì)硬件的性能要求就越來(lái)越高，市面上很多的單片機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足我們實(shí)際的功能需求，一般的8位的16位的乃至32位的單片機(jī)以及ARM芯片已經(jīng)不能在對(duì)算法進(jìn)行支撐，由于專(zhuān)門(mén)為數(shù)字處理設(shè)計(jì)的DSP控制器的出現(xiàn)，提高了我們?yōu)V波器的效率，DSP很多情況下可以使用多組總線(xiàn)的方式，并行處理多組實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，獨(dú)立的一些算法器充分的使用大大提高了我們?yōu)V波器的效率。對(duì)于硬件上的短板完全可以由DSP的芯片進(jìn)行彌補(bǔ)，做到對(duì)數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理與計(jì)算。DSP與普通的微處理器相比有很大的數(shù)字信號(hào)的處理優(yōu)勢(shì)，他是單片機(jī)以及ARM的繼承，為信號(hào)處理做了一些局部的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，大大的增強(qiáng)了數(shù)字處理的能力，它有特定的數(shù)據(jù)流程格式、有特定的算法器，有特殊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為解決復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)的處理提供了很多優(yōu)越的條件和基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)DSP的編程可以實(shí)現(xiàn)IIR濾波器。 FIR濾波器實(shí)際上有一定的缺陷，這類(lèi)系統(tǒng)只有零點(diǎn)，它不會(huì)跟IIR系統(tǒng)的那樣容易獲取比較好衰減的特性，但是也有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。他是通過(guò)非硬件電路實(shí)現(xiàn)的，相比硬件電路實(shí)現(xiàn)濾波器主要優(yōu)點(diǎn)有很多，例如，效率很高、有極點(diǎn)、有反饋等。

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