Quelle est la différence entre un filtre analogique et un filtre numérique?


Réponse 1:

Un filtre doit traiter un signal à la forme requise ou à une autre forme qui peut être pilotée comme entrée pour l'étape suivante.

Un filtre analogique a un signal analogique à la fois à son entrée x (t) et à sa sortie y (t) qui sont des fonctions d'une variable continue t et peuvent avoir un nombre infini de valeurs. La conception d'un filtre analogique nécessite des connaissances mathématiques avancées et une compréhension des processus impliqués dans le système affectant le filtre.

Le filtre analogique nécessite des résistances, des condensateurs, des inductances pour la conception. Le coût requis pour la conception est élevé. Ils sont affectés par l'effet du vieillissement et de nombreux facteurs externes.

Un filtre numérique a un signal numérique à la fois à son entrée x (n) et à sa sortie y (n) qui sont des fonctions d'une variable de temps discrète n et auront un nombre fini de valeurs. Afin de donner une entrée analogique à un filtre numérique, ADC est utilisé. Grâce à l'échantillonnage moderne et au traitement du signal numérique, vous pouvez remplacer les filtres analogiques par des filtres numériques dans les applications qui nécessitent de la flexibilité et de la programmabilité, telles que les applications audio, de télécommunications, de géophysique et de surveillance médicale.

Les filtres numériques présentent les avantages suivants par rapport aux filtres analogiques:

* Les filtres numériques sont programmables par logiciel, ce qui les rend faciles à construire et à tester.

* Les filtres numériques ne nécessitent que les opérations arithmétiques d'addition, de soustraction et de multiplication.

* Les filtres numériques ne dérivent pas avec la température ou l'humidité et ne nécessitent pas de composants de précision.

* Les filtres numériques ont un rapport performance / coût supérieur.

* Les filtres numériques ne souffrent pas de variations de fabrication ou de vieillissement.

Les facteurs conduisent à choisir un filtre numérique plutôt qu'un filtre analogique:

* Les ordinateurs modernes ne peuvent traiter (comprendre) que le signal numérique.

* Selon Nyquist, la vitesse minimale à laquelle un signal peut être échantillonné sans introduire d'erreurs, qui est le double de la fréquence la plus élevée présente dans le signal. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'avoir un signal analogique entier à valeur infinie où il peut s'agir du signal numérique.

* Avantages des signaux numériques sur analogiques. De nombreux facteurs

* Les signaux analogiques sont filtrés en signaux numériques et les signaux numériques sont traités à l'aide de filtres numériques.


Réponse 2:

Dans un filtre analogique, le signal reste dans un format analogique, que ce soit une tension, une force ou une vitesse mécanique, ou peut-être une pression instantanée, etc. Dans le cas d'un signal électrique, des composants tels que des inductances, des condensateurs et des résistances sont combinés dans un circuit soigneusement conçu et souvent assez complexe qui met en œuvre la réponse en fréquence souhaitée, que ce soit "passe-bas", "passe-haut", "passe-bande", ou une autre caractéristique souhaitée.

Des manuels complets ont été écrits expliquant l'art et la science de la conception de filtres analogiques.

Dans un filtre numérique, le signal d'intérêt aura été passé à travers un "numériseur" ou un convertisseur analogique-numérique, qui "échantillonnerait" le signal à un taux élevé approprié, produisant en sortie une séquence numérique. Cette séquence serait manipulée de plusieurs manières, dont la plus simple équivaudrait à calculer une «moyenne mobile».

Il n'est pas rare que les filtres analogiques soient conçus de manière quelque peu expérimentale, soit sur un établi soit à l'aide d'ordinateurs numériques qui simulent le fonctionnement d'une conception analogique proposée, permettant dans les deux cas une manipulation expérimentale des valeurs des éléments du filtre.


Réponse 3:

Un filtre analogique utilise des composants électroniques classiques tels que des inductances, des condensateurs et des résistances pour créer un circuit qui modifie à la sortie, le contenu en fréquence des tensions ou des courants de l'entrée.

Un filtre numérique fait la même chose, mais il implique de convertir les fréquences analogiques d'entrée en données numériques, d'appliquer des mathématiques implémentées numériquement à ces données, puis de reconvertir les données en tensions de sortie analogiques.

Ce dernier semble, et est strictement, plus compliqué, mais il existe des filtres (filtres FIR, en particulier) que vous pouvez créer en mathématiques numériques qui ne peuvent pas être implémentés dans des composants de modèle à blocs analogiques (condensateurs, inductances, etc.). Donc, parfois, pour obtenir ces caractéristiques de filtre spéciales, l'effort requis vaut le prix et la complexité.

Un exemple simple de ceci est une radio analogique par rapport à une radio définie par logiciel. Dans les téléphones cellulaires, selon votre «région», vous avez différentes lois qui dictent les fréquences et les types de modulation que le téléphone doit utiliser.

Du côté de la fabrication, vous souhaitez utiliser une seule conception pour toutes les régions, car cela simplifie considérablement les coûts et les processus de fabrication et simplifie les choix pour le consommateur qui achète votre téléphone (par exemple, je suis Apple qui vend des iPhones) .

L'ancienne méthode consiste / devait inclure autant de radios analogiques distinctes (avec des filtres analogiques pour les régler sur les caractéristiques de signal définies par région), pour chaque région. Littéralement, c'est ainsi que les «téléphones cellulaires multi-bandes» ont réellement fonctionné.

En utilisant une radio définie par logiciel (qui comprend des filtres numériques) pour implémenter ces différentes bandes, vous n'avez en fait qu'une seule «radio» qui peut être automatiquement modifiée pour chaque région avec un logiciel (qui est plus petit à mettre en œuvre que les radios analogiques distinctes). Et comme le filtrage est numérique, vous ne pouvez pas atteindre les performances facilement ou pas du tout avec des radios analogiques distinctes.

Vous n'entendez même plus rien sur les «téléphones d'Asie» ou les «téléphones multi-bandes» car les radios définies par logiciel ont éliminé la nécessité de même mentionner ce détail technique; c'est la simplification pour le consommateur.

Notez qu'il y a encore des parties même des derniers iPhones qui ont des filtres analogiques - principalement les parties qui s'interfacent directement avec le monde physique lui-même parce que vous pouvez même numériser le signal tel que l'antenne - donc ça ne sera jamais «tout numérique, partout ”Sans aucun analogue; c'est un mélange de chacun où chacun a un sens. Et strictement même «numérique» n'est qu'une abstraction d'une réalité «analogique» sous-jacente.


Réponse 4:

Un filtre analogique utilise des composants électroniques classiques tels que des inductances, des condensateurs et des résistances pour créer un circuit qui modifie à la sortie, le contenu en fréquence des tensions ou des courants de l'entrée.

Un filtre numérique fait la même chose, mais il implique de convertir les fréquences analogiques d'entrée en données numériques, d'appliquer des mathématiques implémentées numériquement à ces données, puis de reconvertir les données en tensions de sortie analogiques.

Ce dernier semble, et est strictement, plus compliqué, mais il existe des filtres (filtres FIR, en particulier) que vous pouvez créer en mathématiques numériques qui ne peuvent pas être implémentés dans des composants de modèle à blocs analogiques (condensateurs, inductances, etc.). Donc, parfois, pour obtenir ces caractéristiques de filtre spéciales, l'effort requis vaut le prix et la complexité.

Un exemple simple de ceci est une radio analogique par rapport à une radio définie par logiciel. Dans les téléphones cellulaires, selon votre «région», vous avez différentes lois qui dictent les fréquences et les types de modulation que le téléphone doit utiliser.

Du côté de la fabrication, vous souhaitez utiliser une seule conception pour toutes les régions, car cela simplifie considérablement les coûts et les processus de fabrication et simplifie les choix pour le consommateur qui achète votre téléphone (par exemple, je suis Apple qui vend des iPhones) .

L'ancienne méthode consiste / devait inclure autant de radios analogiques distinctes (avec des filtres analogiques pour les régler sur les caractéristiques de signal définies par région), pour chaque région. Littéralement, c'est ainsi que les «téléphones cellulaires multi-bandes» ont réellement fonctionné.

En utilisant une radio définie par logiciel (qui comprend des filtres numériques) pour implémenter ces différentes bandes, vous n'avez en fait qu'une seule «radio» qui peut être automatiquement modifiée pour chaque région avec un logiciel (qui est plus petit à mettre en œuvre que les radios analogiques distinctes). Et comme le filtrage est numérique, vous ne pouvez pas atteindre les performances facilement ou pas du tout avec des radios analogiques distinctes.

Vous n'entendez même plus rien sur les «téléphones d'Asie» ou les «téléphones multi-bandes» car les radios définies par logiciel ont éliminé la nécessité de même mentionner ce détail technique; c'est la simplification pour le consommateur.

Notez qu'il y a encore des parties même des derniers iPhones qui ont des filtres analogiques - principalement les parties qui s'interfacent directement avec le monde physique lui-même parce que vous pouvez même numériser le signal tel que l'antenne - donc ça ne sera jamais «tout numérique, partout ”Sans aucun analogue; c'est un mélange de chacun où chacun a un sens. Et strictement même «numérique» n'est qu'une abstraction d'une réalité «analogique» sous-jacente.