Según tengo entendido, parece que, en términos generales, hay dos formas principales en las que las señales se filtran para que las computadoras las analicen, que son filtros del lado del software y filtros del lado del hardware (generalmente de la variedad de amplificadores operacionales RC). Sin embargo, ¿cuál es la ventaja de usar la configuración del amplificador operacional RC para, por ejemplo, filtros de paso alto y bajo cuando siempre hay una compensación entre la cantidad de atenuación y la integridad de la señal cuando se usa un filtro de hardware como una configuración de amplificador operacional RC? . Mientras que un filtro digital aplicado por código funcionaría casi exactamente como la pared de ladrillos, ese es el filtro ideal para los filtros de paso alto y bajo. Pero eso me parece un poco demasiado simple, ¿hay algún beneficio en usar uno sobre el otro (o ambos juntos)? Tal vez para los filtros de muesca pude ver que los filtros activos analógicos funcionan mejor precisamente por su atenuación imperfecta,
Dos partes de esta respuesta. La primera es que no existe un filtro anti-aliasing digital. Antes de que la señal analógica pueda convertirse en un dispositivo computacional para el procesamiento, se debe garantizar que se cumplan los criterios de Nyquist, o al menos que las violaciones sean pequeñas. Esto significa que, en muchos casos, se requiere filtrado analógico de algún nivel.
Después de eso, suponiendo que pueda obtener su señal en un dispositivo computacional, el filtrado ciertamente puede ser un proceso digital, y la decisión de pasar a ser analógico o digital dependerá de numerosos factores. Por ejemplo, ¿cuánta potencia computacional necesita para lograr lo que está tratando de lograr? ¿Significa pasar a un microcontrolador más grande y malo, o incluso a un DSP? ¿Cuánto costará esto? ¿Hay experiencia en el lugar para que esto suceda? ¿Cuánto tiempo tomará el desarrollo? ¿Está comenzando desde una pizarra en blanco o necesita calzar el filtro en una gran bolsa de código existente, lo que significa que puede haber problemas de gestión de proyectos? ¿La gente del firmware es la misma que la gente del hardware, o es un equipo completamente diferente?
De hecho, si ya ha prefiltrado para el muestreo, ¿una modesta adición analógica a su circuito se encargará de sus problemas? ¿Cuesta menos que hacerlo digitalmente? ¿Hay espacio en su tablero para hacerlo? ¿Ya tienes amplificadores operacionales de repuesto en tu placa?
Algunas personas podrían toparse con problemas regulatorios. Por ejemplo, si está hablando de un dispositivo médico, el software y el hardware casi se consideran dispositivos separados, y la cantidad de dinero/tiempo que gastará en la validación/verificación puede depender de si usa filtrado de hardware o filtrado digital.
A veces, puede encontrar algunos problemas con la frecuencia de muestreo y la cantidad de espacio que tiene en el dominio de la frecuencia para realizar el filtrado. Por ejemplo, si muestrea a 200 Hz y necesita un filtro limpio a 98 Hz, será difícil hacerlo digitalmente. De hecho, es posible que deba sobremuestrear o sobremuestrear, filtrar y luego diezmar. Tales problemas no aparecen en el dominio analógico (aunque los filtros empinados aún pueden ser costosos).
Además, el filtrado puede ralentizar su hardware. Es posible que deba usar palabras más grandes que las dictadas por su ADC para asegurarse de que no se desborde. Es posible que esté agregando un montón de divisiones lentas. Si necesita velocidad y su plataforma digital es marginal, eso podría empujarlo hacia la analógica.
Estás olvidando el requisito fundamental subyacente para los filtros digitales: la entrada analógica debe tener un ancho de banda inferior a la mitad de la frecuencia de muestreo. Sin filtros analógicos en el primer ADC, no se garantiza que los filtros digitales cumplan con este criterio, y el aliasing es un gran problema potencial.
Con ese primer obstáculo superado, los filtros digitales tienen una gran ventaja en la realización de filtros complejos de alto orden. No sufren deriva ni sensibilidad de los componentes. Para filtros analógicos de alto nivel, esto puede ser un gran problema. Los condensadores simplemente no se fabrican con una precisión extremadamente alta, por lo que cualquier filtro de este tipo requerirá un proceso de ajuste complejo y costoso, y luego puede degradarse con el tiempo a medida que los componentes envejecen.
Así que llega a ser una llamada de juicio. Si el bajo costo de los componentes y la baja complejidad están sobre la mesa, los filtros analógicos suelen ser los mejores.
Si se necesita un alto rendimiento (características de filtro precisas y de alto orden), o una estabilidad muy alta, generalmente se indica digital. Y, por último, si es necesario cambiar las características del filtro, generalmente se puede reprogramar un filtro digital, mientras que generalmente se debe reemplazar un filtro analógico.
1) Los filtros analógicos se utilizan cuando su cambio de fase inherente no es un problema y no se necesita un corte brusco en la respuesta.
2) Los filtros digitales se utilizan mejor para filtrado en banda y pendientes IIR complejas (descenso muy pronunciado), que no son posibles con filtros analógicos.
3) Los dos tipos a menudo se combinan cuando se utilizan convertidores ADC. Un filtro analógico simple elimina las frecuencias fuera de banda que el ADC no necesita y ayuda a prevenir los errores de Nyquist en función de la frecuencia de muestreo del ADC, incluido cualquier contenido de CC no deseado.
4) El filtro digital maneja frecuencias dentro de la banda donde se necesita una banda de paso estrecha para extraer información útil. Los filtros de peine emplean varias bandas de paso, o el ADC podría estar buscando una 'forma de onda' dentro de una banda ancha pero con frecuencias de corte agudas.
Antes de que se pueda aplicar el filtrado digital, se debe realizar una conversión A/D. Para hacer esto, se requiere un filtro para evitar el aliasing. Según el tipo de ADC y la cantidad de sobremuestreo, es suficiente un filtro RC simple o se requiere un filtro activo.
Después de la conversión A/D, es posible el filtrado digital, pero la calidad de la señal aún está limitada por la calidad del ADC.
Si se requiere la señal filtrada en el dominio analógico, debe seguir una conversión D/A. Esto introduce el consumo de energía y la latencia. Para algunas aplicaciones (p. ej., cancelación de ruido), la latencia puede ser bastante desafiante.
Sin embargo, el filtrado digital tiene muchas ventajas y, debido al escalado, el circuito digital puede hacerse muy pequeño y eficiente. Por este motivo, existe una clara tendencia hacia el procesamiento digital de señales.
Dado que el mundo que nos rodea es analógico, los filtros analógicos serán necesarios durante mucho tiempo para los circuitos de interfaz y similares.
b degnan