Retardo de tiempo: filtro de paso bajo digital VS filtro de paso bajo analógico

Existe una gran flexibilidad en el diseño de un filtro digital. Puede diseñar filtros digitales que se comporten de manera muy similar a los filtros analógicos (como lo describió Andy). También puede construir filtros digitales que pueden ser difíciles de reproducir en analógico, como un filtro de fase lineal o un filtro de media banda. O filtros digitales no lineales como los filtros Median que no tienen equivalencia analógica en los sistemas LTI.

Para sus requisitos de "un filtro de paso bajo nítido", sugeriría un IIR simple de la forma:

salida = (1-a) entrada + salida

cuanto más cerca esté 'a' de 1, menor será la frecuencia de corte de su filtro.

Es posible que tenga un problema con la frecuencia de muestreo de 1 MHz y el corte de 5 Hz porque: a = exp(-2*pi*f/fs) donde f es la frecuencia de corte y fs es la frecuencia de muestreo. Así que para tu ejemplo:

a= exp(-2*pi*5/1E6) = 0.99997

Si realmente necesita una frecuencia de muestreo de 1 MHz (porque sus datos deben ser muestreados por un ADC de 1 MSPS, por ejemplo), entonces un filtro de frecuencia múltiple de 3 etapas es más apropiado. Para esto harías:

1. Promedio de 32 valores a 1 MHz y salida de una muestra de 32 a 1 MHz/32
2. Promedio de 32 valores a 1MHz/32 y salida de una muestra de 32 a 1MHz/32^2 (1MHz/1024)
3. Implemente un LPF como el anterior con una frecuencia de muestreo de 1MHz/1024.

ACTUALIZACIÓN BASADA EN NUEVA INFORMACIÓN DE OP: Basado en su información que:

1. Solo te interesa DC
2. No está seguro acerca de la frecuencia de corte porque menciona un ancho de banda de 60 Hz y 6 kHz, pero también "Una frecuencia de corte de 5 Hz"
3. Necesita flexibilidad en la frecuencia de muestreo

Creo que su mejor opción es un CIC Decimator .

Básicamente, es un filtro digital MA (FIR), compuesto por

1. un integrador en la entrada cronometrado a la frecuencia de muestreo del ADC (se muestra 36kHz),

2. un diferenciador en la salida cronometrada a la tasa de salida.

   Puede controlar la cantidad de filtrado que obtiene cambiando la tasa de salida.

Por ejemplo, con una tasa de entrada de 36 kHz y una tasa de salida de 5 Hz, esto le da un promedio móvil de 36000/5 = 7200 puntos. En realidad, le gustaría mantener las tasas como proporciones binarias, por lo que M = 13 da 36 kHz de entrada 36 kHz/2 ^ 13 de salida y la longitud de MA es 2 ^ M = 8192

El retardo de grupo de esto será 2^(M-1)/Fin o 113ms para el ejemplo anterior. Esa es una de las desventajas de un circuito tan simple, pero no sería un problema en un sistema cuyo valor de CC varía lentamente.

Hay muchos tipos de filtros, y la respuesta transitoria (dominio del tiempo) está directamente relacionada con la respuesta del dominio de la frecuencia.

Pero no importa si la implementación es analógica o digital; cualquier filtro con una respuesta de frecuencia dada tendrá la misma respuesta transitoria.

Usted elige un diseño de filtro en función de los aspectos de su rendimiento que son más importantes en su aplicación. Algunas arquitecturas tienen bandas de paso de dominio de frecuencia especialmente planas, otras tienen bandas de transición particularmente pronunciadas y algunas están optimizadas específicamente para su respuesta de dominio de tiempo (por ejemplo, sin "timbre"). Es un tema que es demasiado amplio para tratar aquí.

Pasar de un filtro de paso bajo RC simple a un filtro IIR digital de paso bajo es bastante fácil: -

Esta es una demostración de 4 pasos de que no existe una diferencia fundamental en el rendimiento entre un filtro analógico y un filtro IIR digital.

Con respecto a su frecuencia de muestreo de 1 MHz y el corte deseado de 5 Hz, esto hace que el factor (T/CR) sea muy, muy pequeño. Por ejemplo, CR para un filtro LP analógico de 5 Hz será: -

CR =$\dfrac{1}{5\times 2\times \pi}$= 0,03183.

Si tiene en cuenta un paso de tiempo de 1us, T/CR se convierte en 3.183E-8. Sin embargo, puede diezmar sensiblemente sus datos en al menos 10 000:1 y trabajar con una frecuencia de muestreo de 100 Hz. Esto hace que los números sean más fáciles, por supuesto.

Si desea conectar en cascada estos filtros para obtener un orden superior, escribí un documento que podría ayudarlo a comenzar. esta aqui _