27、数字滤波器结构及其实现全解析

数字滤波器结构及其实现全解析

1. 数字滤波器的特性

数字滤波器具有诸多独特的特性，这些特性使其在信号处理领域得到广泛应用。
- 灵活性 ：数字滤波器的频率响应能够轻松且快速地改变。这意味着它可以在多个输入信号之间进行时间共享，充当多个滤波器的角色。此外，数字滤波器还能通过多路复用，用一个输入信号同时实现多个滤波器的功能，例如构建滤波器组。这种高灵活性在自适应滤波器中得到了充分的发挥。
- 特殊传递函数 ：离散时间和数字滤波器可以实现一些连续时间 LC 滤波器无法实现的特殊传递函数，比如具有精确线性相位响应的滤波器。
- 系数灵敏度 ：数字滤波器不受温度变化、电源电压波动、杂散电容等因素的影响，而这些问题在模拟滤波器中是非常显著的。这是因为数字滤波器的特性是由数字运算决定的，与电气元件的公差无关。同样，数字滤波器也不存在老化或漂移的问题。这种对元件灵敏度的独立性带来了高灵活性、小型化以及高信号质量等优点。
- 可重复性 ：数字滤波器可以精确复制生产。这是因为其特性仅取决于数字运算，而与电气元件的公差无关。因此，数字滤波器不存在公差问题。不过，滤波器结构对系数误差的灵敏度会直接影响所需的信号字长和实现成本。此外，数字滤波器无需微调，成本较低。原则上，数字滤波器可以以任意精度、线性度和动态范围进行制造，但成本会相应增加。
- 采样频率范围 ：数字滤波器可以在很宽的频率范围内工作，从零到几百 MHz，具体取决于滤波器的复杂度和实现技术。然而，随着滤波器阶数和采样频率的增加，功耗和集成电路中