Tiempo de retardo: filtro de paso bajo digital VS filtro de paso bajo analógico

Hay 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 describió Andy aka). También puede crear filtros digitales que pueden ser difíciles de reproducir en analógicos, como un filtro de fase lineal o un filtro de media banda. O filtros digitales no lineales como los filtros de Mediana que no tienen equivalencia analógica en sistemas LTI.

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

out = (1-a) in + a out

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

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

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

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

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

1. Usted está interesado solo en DC
2. No está seguro de la frecuencia de corte porque menciona el ancho de banda de 60Hz y 6kHz, pero también "una frecuencia de corte de 5Hz"
3. Necesita flexibilidad en la frecuencia de muestreo

Creo que tu mejor opción es un CIC Decimator .

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

1. un integrador en la entrada cronometrada a la frecuencia de muestreo de ADC (se muestran 36kHz),

2. un diferenciador en la salida sincronizada con la velocidad de salida.

   Puedes controlar la cantidad de filtrado que obtienes al cambiar la tasa de salida.

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

El retraso de grupo de esto será 2 ^ (M-1) / Fin o 113 ms 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.

Eliges un diseño de filtro en función de qué aspectos de su rendimiento son más importantes en tu 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 realmente demasiado amplio para abordar aquí.

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

Estaesunademostraciónde4pasosqueindicaquenohayunadiferenciafundamentalenelrendimientoentreunfiltroanalógicoyunfiltrodigitalIIR.

Considerasufrecuenciademuestreode1MHzyelcortedeseadode5Hz,estohacequeelfactor(T/CR)seamuy,muypequeño.Porejemplo,CRparaunfiltrodeLPanalógicode5Hzserá:-

CR=\$\dfrac{1}{5\times2\times\pi}\$=0.03183.

Sitieneencuentaunpasodetiempode1us,T/CRseconvierteen3.183E-8.Sinembargo,puedediezmarsensiblementesusdatosalmenos10,000:1ytrabajarconunafrecuenciademuestreode100Hz.Estofacilitalosnúmeros,porsupuesto.

Sideseacolocarencascadaestosfiltrosparaobtenerunpedidomayor,escribíundocumentoquepodríaayudarloacomenzar.Es aquí .