Proiectarea Filtrelor Digitale

defazează în mod selectiv componentele spectrale ale semnalului

discret de intrare, oferind la ieşire un semnal discret optim pentru scopul

dorit. Scopul filtrării este de a îmbunătăţi calitatea semnalului (de a

reduce sau înlătura zgomotul), de a extrage informaţii sau de a separa

două sau mai multe semnale combinate.

Filtrarea numerică este preferată celei analogice datorită unuia sau

mai multora din următoarele avantaje:

1. Filtrele numerice pot avea caracteristici imposibil de realizat cu

filtrele analogice, (de exemplu, fază perfect liniară, în cazul

filtrelor FIR).

2. Spre deosebire de filtrele analogice, performanţele celor digitale

nu variază cu variabilele mediului, de exemplu, temperatura.

Aceasta elimină necesitatea calibrării periodice.

3. Răspunsul în frecvenţă poate fi ajustat automat prin

implementarea filtrelor cu procesoare programabile, motiv pentru

care se folosesc în filtrarea adaptivă, mai eficient decât cele

analogice.

4. Diferite semnale de intrare pot fi filtrate de un singur filtru digital,

fără modificarea structurii hard, prin multiplexare.

5. Atât datele filtrate cât şi cele nefiltrate pot fi stocate pentru o

prelucrare ulterioară.

6. Folosind avantajele tehnologiei VLSI, aceste filtre pot fi realizate

la dimensiuni mici, putere mică, preţ scăzut.

7. În practică, precizia unui filtru analogic este limitată, atenuarea în

banda de oprire pentru filtrele active fiind în jur de 60 ÷ 70 dB, la

filtrele digitale, aceasta este limitată numai de lungimea

cuvântului folosit, ajungându-se în mod curent la 80-100 dB.

54

8. Performanţele filtrelor digitale sunt repetabile de la procesor la

procesor, fără necesitatea reglajelor.

9. Filtrele digitale pot fi folosite la frecvenţe foarte scăzute, unde

cele analogice nu sunt utilizabile, acoperind un larg domeniu de

frecvenţe prin simpla schimbare a frecvenţei de eşantionare.

Dezavantajele importante ale filtrării digitale faţă de cea analogică

sunt:

1. Limitarea vitezei. Lăţimea de bandă a semnalelor pe care le poate

prelucra un filtru digital în timp real este mult mai mică în

comparaţie cu cele analogice. În funcţionarea în timp real,

conversia analog/digitală (A/D) şi digital/analogicã (D/A)

introduce restricţii de viteză. Timpul de conversie al CAD şi CDA

limitează frecvenţa maximă care poate fi procesată. În plus, viteza

operaţiei depinde de viteza procesorului digital şi de numărul de

operaţii pe care trebuie să le execute.

2. Efectele lungimii finite în reprezentarea numerelor. Filtrele

digitale suferă de zgomotul de cuantizare al CAD şi de cel de

rotunjire, apărut în timpul calculelor, care conduc la degradarea

performanţelor acestora.

3. Timp mare de proiectare şi dezvoltare. Timpul de proiectare şi

implementare hard este mult mai mare în comparaţie cu cel

necesar filtrelor analogice. Unele programe de proiectare asistată

de calculator pot însă realiza uşor acest lucru.