Filtro de Digital

En electrónica, a filtro digital es cualquiera filtro electrónico ese trabaja realizando operaciones matemáticas digitales en una forma intermedia de una señal. Esto está en contraste con más viejo filtros análogos cuáles trabajan enteramente en el reino análogo y deben confiar en las redes físicas de componentes electrónicos (por ejemplo resistores, condensadores, transistores, etc.) para alcanzar el efecto de filtración deseado.

Los filtros de Digital pueden alcanzar virtualmente cualquier efecto de filtración que se pueda expresar como función matemática o algoritmo. Las dos limitaciones primarias de filtros digitales son sus velocidad (el filtro no puede funcionar más rápidamente que la computadora en el corazón del filtro), y su coste. Sin embargo como el coste de circuitos integrados ha continuado cayendo en un cierto plazo, los filtros digitales tienen cada vez más convertida trivialidad y ahora son un elemento esencial de muchos objetos diarios por ejemplo radios, cellphones, y receptores estéreos.

Contenido

1 Digital contra filtros análogos
- 1.1 Ventajas
- 1.2 Desventajas
2 Tipos de filtros digitales
3 Convirtiendo la transferencia funcione a una ecuación de diferencia
4 Referencias
5 Vea también
6 Acoplamientos externos

Digital contra filtros análogos

Ventajas

Los filtros de Digital pueden realizar las características no prácticamente realizables con los filtros análogos; por ejemplo, creando 1000 hertzios filtro low-pass cuál puede alcanzar la transmisión casi perfecta de 999 hertzios entrados mientras que enteramente bloquea una señal de 1001 hertzios. Los filtros análogos prácticos no pueden discriminar entre tales señales de cerca espaciadas.

Los filtros de Digital tienen el potencial de lograr mucho mejor cocientes signal-to-noise que los filtros análogos porque el ruido análogo al azar ocurre solamente durante conversión de analógico a digital(ADC). los filtros análogos de las Multi-etapas tienen ruido al azar inyectado en cada etapa--hacer errores propagar abajo del sistema.

Desventajas

La etapa del ADC crea determinista error del quantization cuál es debido a las limitaciones de la memoria numérica y del cómputo. Esto también crea muestra clasifique la limitación que es generalmente más baja que (cf. Teorema del muestreo de Nyquist) filtros análogos.

Tipos de filtros digitales

Muchos filtros digitales se basan en Fourier rápido transforma, un algoritmo matemático que extrae rápidamente espectro de la frecuencia de una señal, permitiendo que el espectro sea manipulado (por ejemplo crear los filtros del pass-band) antes de convertir el espectro modificado nuevamente dentro de un time-series señale.

función de la transferencia para un filtro digital linear típico puede ser expresado como transformar en Z- dominio, como:

donde M es la orden del filtro. Vea Z- transformaron la ecuación de LCCD para la discusión adicional de esto función de la transferencia.

Esta forma está para a filtro recurrente, a que conduce típicamente respuesta infinita del impulso comportamiento, pero si denominador es unidad, entonces ésta es la forma para a respuesta finita del impulso filtro.

Otra forma de un filtro digital es la de a estado-espacio modelo. Un filtro bien usado del estado-espacio es Filtro de Kalman publicado cerca Rudolf Kalman en 1960.

Convirtiendo la transferencia funcione a una ecuación de diferencia

En tiempo discreto los sistemas, el filtro digital son puestos en ejecución a menudo convirtiendo función de la transferencia a a ecuación de diferencia linear del constante-coeficiente (LCCD) vía Z-transforme. El discreto frecuencia-dominio la función de la transferencia se escribe como el cociente de dos polinomios. Por ejemplo:

Se amplía esto:

y dividido por la orden más alta de $z$ :

Los coeficientes del denominador, $a k$ , sea “alimenta-al revés” coeficientes y los coeficientes del numerador son los coeficientes “alimentar-delanteros”, $b k$ . El resultado ecuación de diferencia linear es:

o, por el ejemplo:

Esta ecuación demuestra cómo computar la muestra siguiente de la salida, $y [n]$ , en términos de últimas salidas, $y [n - p]$ , la actual entrada, $x [n]$ , y las últimas entradas, $x [n - p]$ . En esta forma, el filtro es favorable a la simulación numérica vía directo iteración.

Referencias

A. Antoniou, Filtros de Digital: Análisis, diseño, y usos, Nueva York, NY: McGraw-Colina, 1993.
S.K. Mitra, Proceso de la señal numérica: Un acercamiento computarizado, Nueva York, NY: McGraw-Colina, 1998.
A.V. Oppenheim y R.W. Schafer, Proceso de señal del tiempo discreto, Río superior de la silla de montar, NJ: Prentice-Pasillo, 1999.
J.F. Kaiser, Diseño no recurrente del filtro de Digital usando la función de la ventana Io-sinh, Proc. IEEE 1974 interno. Symp. Teoría del circuito, pp. 20-23, 1974.
S.W.A. Bergen y A. Antoniou, Diseño de los filtros no recurrentes de Digital usando la función de la ventana de Ultraspherical, Diario de EURASIP en el proceso de señal aplicado, vol. 2005, no. 12, pp. 1910-1922, 2005.
T.W. Parques y J.H. McClellan, Aproximación de Chebyshev para los filtros no recurrentes de Digital con fase linear, Transporte de IEEE. Teoría del circuito, vol. CT-19, pp. 189-194, Mrz. 1972.
L. R. Rabiner, J.H. McClellan, y T.W. Parques, Técnicas de diseño del filtro de Digital del ABETO usando la aproximación cargada de Chebyshev, Proc. IEEE, vol. 63, pp. 595-610, abril. 1975.
A.G. Deczky, Síntesis de los filtros recurrentes de Digital usando el criterio mínimo del p-Error, Transporte de IEEE. Electroacoust audio., vol. AU-20, pp. 257-263, oct. 1972.

Vea también

Acoplamientos externos

WinFilter - Software libre del diseño del filtro
Filtplot - Software digital customizable libre del diseño del filtro construido con el python y el alza (WinXP/Ubuntu 6.10/RHEL-4). También con el interfaz interactivo de la tela.
DISPRO - Software libre del diseño del filtro
Demostración de Java de filtros digitales
Software educativo del explorador de IIR
FIWIZ - Mago del diseño del filtro (ABETO, IIR)
Introducción a la filtración

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