Dijital Kenar Yumuşatma filtresi alabilir miyiz?

ADC'nin girişinde kenar yumuşatma filtresi olmayan bir tahta üzerinde çalışıyorum. RC + Opamp devresini kullanarak kendi filtremi uygulama seçeneğim var. Ancak ADC ile örnekleme ve Dijital alanda işleme aldıktan sonra Kenar Yumuşatma filtresi uygulamak da mümkündür: dijital Kenar Yumuşatma filtresi?

sampling filtering

— gpuguy
kaynak

Yanıtlar:

Matt'in cevabını desteklemek ve birkaç ayrıntı daha sunmak için:

Modern ADC'lerin çoğu, dijital alandaki zor kenar yumuşatma işinin çoğunu yapar. Nedeni, dijital filtrelerin çok daha düşük maliyetle daha az yan ürün üretme eğilimindedir. Gerçek zincir:

Analog giriş.
Analog Kenar yumuşatma filtresi.
Aşırı örnekleme (ör. 8x'te).
Dijital Kenar Yumuşatma Filtresi.
Yavaşlıyor (1x'e indiriliyor).
Dijital Çıkış.

Daha fazla açıklamak için aşağıdakileri göz önünde bulundurun:

Ses 44100Hz'de örneklenmiştir.
Bu 22050 Hz'lik bir Nyquist frekansı sağlar.
24100 Hz'nin üzerindeki frekanslar duyulabilir aralığa (20kHz'in altında) geri döner.
20000Hz - 24100 oktavın yaklaşık dörtte biri kadardır.
Dik bir 80dB / 8ve filtresiyle bile, takma frekansları sadece 20dB azaltacaktır.

Ancak 8x aşırı örnekleme ile:

Ses, 352.8kHz'de (44.1kHz x 8) örneklenir.
Nyquist 176.4 kHz'dir.
Yalnızca 332,8 kHz üzerindeki frekanslar sesli aralığa yansır.
Bu yaklaşık 4 oktav.
Böylece, takma frekanslarını 96dB azaltmak için 24dB / 8ve analog filtre uygulayabilirsiniz.
Sonra fazla örnek.
Ardından 20kHz ve 24.1kHz arasında doğrusal fazlı dijital filtre uygulayın

Aşağıdaki kitap şeylerin bu tür için mükemmel bir açık kaynaktır.

— Izhaki
kaynak

Söyledikleriniz, ses uygulamaları (kullanıma hazır, entegre codec çiplerinin ADC / DAC'yi uzun zaman önce değiştirdiği) için kesinlikle doğrudur - ancak satın almanın hala vanilya SAR ADC'leri tarafından yapıldığı birçok mühendislik alanı vardır (bağımsız olarak) cips veya mikrodenetleyiciler içine yerleştirilmiş) - ve bunlarla zor işi yapmak zorundasınız!

— pichenettes

Harika bir yorum. Yine de cevabın hala geçerli olduğuna inanıyorum - eğer karşılayabiliyorsanız, dijital kenar yumuşatma filtreleri birçok fayda getiriyor.

— Izhaki

sadece bilmek istiyorum bu analog filtreler küçük geometri ve ağırlık olacak emin olmak için bir yol?

— gpuguy

Soruyu doğru anlarsam, evet - dijital bir filtre kullanmak çok daha basit bir analog fiter anlamına gelir (özellikle kalite dikkate alınacaksa).

— Izhaki

Aşırı örnekleme iş akışındaki ikinci-son adımda "decimate" mu demek istediniz?

— Nick T

Hayır, bu bir anlam ifade etmiyor. ADC örnekleme hızınızın 1kHz olduğunu varsayalım. 100 Hz sinüs dalgası ve 900 Hz sinüs dalgası, ADC'nize beslendikten sonra tam olarak aynı dijital örnek dizisini verecektir - ancak ilkini geçmek ve daha sonra zayıflatmak istersiniz. Aynı girişle beslendiğinde dijital filtrenizin farklı çıktılar üretmesini nasıl beklersiniz?

İşe yarayabilecek tek şey, giriş sinyalini ADC'nizin izin verdiği kadar hızlı örneklemek ve daha sonra dijital alanda hedef örnekleme hızınıza örneklemek olacaktır - ancak harcanacak CPU döngüleriniz yoksa, analog kullanmanız daha iyi olur yukarı akış filtresi.

— pichenettes
kaynak

"100 Hz sinüs dalgası ve 900 Hz sinüs dalgası tam olarak aynı dijital örnek dizisini verecektir". Bu genelde doğru değildir (ne demek istediğini anlasam da).

— niaren

Tamam, bu aşamalarında çalışmak için belirli bir koşul gerektiriyor, ama mesele bu değil! Mesele şu ki, dijital örnekleriniz 100 Hz sinüs dalgasından gelmiş gibi görünebilirken, aynı veri sekansı 900 Hz sinüs dalgası tarafından oluşturulmuş olabilir.

— pichenettes

bu durumun ne olduğunu söyleyebilir misiniz (tam olarak tutmak için)?

— niaren

π

$\pi$

cevabınızda bir hata var. 100Hz ve 900 Hz aynı örneklenmiş çıkışa sahip değildir. Aslında aynı örnekleri verecek olan [100 +/- k * 1000]. Yani, -900, 1100, 2100 vb. 100Hz'e karşılık gelen takma frekanslardır. Aslında, 900Hz, 100Hz boyutundaki dalgadan negatif olacaktır.

Pichenettes'in cevabına katılıyorum, ancak basit bir ucuz düşük dereceli analog kenar yumuşatma filtresi kullanmanın ve diğer dijital alandaki kenar yumuşatma filtresinin geri kalanının oldukça yaygın bir uygulama olduğunu eklemek istiyorum. Bu, elbette maksimum örnekleme hızında işlem yapmadığınız, ancak dijital kenar yumuşatma filtresinden sonra örnek aldığınızı gösterir. Özetleme:

Tabii ki bir analog kenar yumuşatma filtresine ihtiyacınız var.
Sinyalinizi altörnekleyebiliyorsanız, analog filtre çok basit tutulabilir. Bu durumda, dijital alanda (altörneklemeden önce) daha fazla kenar yumuşatma kaldırması yapabilirsiniz.

— Matt L.
kaynak