Sự khác biệt chính - Bộ lọc tương tự và bộ lọc kỹ thuật số

Trong điện tử, một tín hiệu có thể được tạo ra từ sự kết hợp của các tín hiệu thành phần ở các tần số khác nhau. Bộ lọc là các thành phần được sử dụng trong mạch điện để loại bỏ các thành phần tần số không mong muốn trong một tín hiệu. Các Sự khác biệt chính giữa bộ lọc tương tự và bộ lọc kỹ thuật số là bộ lọc tương tự xử lý tín hiệu tương tự trực tiếp, trong khi bộ lọc kỹ thuật số cần chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số trước khi xử lý. Sau khi xử lý, tín hiệu cần được chuyển đổi lại từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự.

Bộ lọc Analog là gì

Bộ lọc tương tự sử dụng cộng hưởng trong các mạch điện. Sự kết hợp của điện trở và cuộn cảm cung cấp các mức trở kháng khác nhau đối với dòng điện có tần số khác nhau. Do đó, chúng có thể được sử dụng trong các mạch để triệt tiêu các thành phần tần số không mong muốn trong tín hiệu.

Ví dụ, một bộ lọc băng thông triệt tiêu các tần số nằm ngoài một dải tần số nhất định. Sơ đồ dưới đây cho thấy cách một bộ lọc như vậy có thể được cấu tạo bằng cách sử dụng tụ điện (C) và cuộn cảm (L):

Bộ lọc thông dải loại bỏ các tần số không nằm trong phạm vi của nó.

Và, trong tín hiệu đầu ra, tất cả các tần số không nằm trong dải băng thông (B) đều bị triệt tiêu:

Bộ lọc thông dải loại bỏ các tần số không nằm trong vùng được gọi là dải thông.

Bộ lọc tương tự có thể lọc tín hiệu liên tục. Trong một số trường hợp, điều này mang lại một lợi thế nhỏ cho các bộ lọc tương tự, nơi tất cả các tần số không mong muốn cần được loại bỏ. Khả năng của bộ lọc kỹ thuật số thực hiện điều này phụ thuộc vào tốc độ lấy mẫu của nó (xem bên dưới).

Bộ lọc kỹ thuật số là gì

Bộ lọc kỹ thuật số có thể hoạt động với tín hiệu kỹ thuật số (tức là không liên tục). Do đó, một bộ lọc kỹ thuật số bao gồm một Bộ chuyển đổi Analog sang kỹ thuật số (ADC), đầu tiên chuyển đổi bất kỳ tín hiệu tương tự nào thành tín hiệu kỹ thuật số. ADC thực hiện điều này bằng cách lấy mẫu tín hiệu theo các khoảng thời gian đều đặn. Sau khi chuyển đổi, tín hiệu số hóa được xử lý và loại bỏ các thành phần tần số không cần thiết. Sau đó, tín hiệu kỹ thuật số thu được cần được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu tương tự bằng cách sử dụng Chuyển đổi công nghệ ky thuật sô (DAC).

Bộ lọc kỹ thuật số có một số ưu điểm hơn bộ lọc tương tự. Một khi chúng được lập trình, các chương trình trong bộ lọc kỹ thuật số có thể dễ dàng thay đổi bằng cách viết lại các thuật toán của chúng (để lập trình lại một bộ lọc tương tự, bản thân mạch điện cần phải thay đổi). Điều này cũng cho phép các bộ lọc kỹ thuật số thực hiện lọc thích ứng: một dạng lọc trong đó các thông số lọc có thể bị thay đổi theo thời gian, tùy thuộc vào cách tín hiệu đầu vào thay đổi. Bộ lọc kỹ thuật số cũng có xu hướng chính xác hơn vì độ chính xác của bộ lọc tương tự phần lớn phụ thuộc vào dung lượng của các thành phần của nó. Các bộ lọc kỹ thuật số cũng có thể xử lý các tần số rất thấp mà các bộ lọc tương tự không thể xử lý.

Sự khác biệt giữa bộ lọc tương tự và bộ lọc kỹ thuật số

Loại tín hiệu được xử lý

Bộ lọc tương tự có thể xử lý trực tiếp các bộ lọc tương tự.

Bộ lọc kỹ thuật số trước tiên cần chuyển đổi tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số, trước khi xử lý. Sau khi xử lý, tín hiệu cần được chuyển đổi lại từ dạng kỹ thuật số sang dạng analog.

Thay đổi chức năng

Để thay đổi hoạt động của bộ lọc tương tự, bản thân các thành phần cần được cấu hình lại.

Bộ lọc kỹ thuật số thường được điều chỉnh bởi các thuật toán và chức năng có thể dễ dàng thay đổi bằng cách thay đổi các thuật toán này.

Tỷ lệ xử lý

Bộ lọc tương tự lọc ra các tần số không mong muốn một cách liên tục.

Tỷ lệ tại đó bộ lọc kỹ thuật số có thể hoạt động phụ thuộc vào tần số lấy mẫu của chúng.

Hình ảnh lịch sự

“Sơ đồ giản đồ về ví dụ của bộ lọc băng thông, trong cấu trúc liên kết Cầuer T-section…” của Inductiveload (Own work) [Public Domain], qua Wikimedia Commons

“Biểu đồ hiển thị định nghĩa băng thông (B) cho bộ lọc thông dải…” của Inductiveload (Tác phẩm riêng) [Miền công cộng], qua Wikimedia Commons