27、数字滤波器结构及其实现

数字滤波器结构及其实现

1. 数字滤波器的特性

数字滤波器具有以下显著特性：
- 灵活性 ：频率响应能够轻松且快速地改变。这意味着数字滤波器的实现可以在多个输入信号之间进行时间共享，充当多个滤波器。此外，数字滤波器还可以进行复用，以单个输入信号同时充当多个滤波器，例如实现滤波器组。这种高度的灵活性在自适应滤波器中得到了充分的应用。
- 特殊传递函数 ：离散时间和数字滤波器能够实现连续时间 LC 滤波器无法实现的特殊传递函数，例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，而这些因素在模拟滤波器中是显著的问题。这是因为数字滤波器的特性由数字运算决定，而不依赖于电子元件的公差。同样，数字滤波器也不存在老化或漂移的问题。元件灵敏度的独立性带来了高灵活性、小型化和高信号质量。
- 可重复性 ：可以制造出精确可重复的滤波器。这也是由于滤波器的特性仅取决于数字运算，而不依赖于电子元件的公差。因此，数字滤波器不存在公差问题。然而，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，无需进行微调，从而降低了成本。原则上，数字滤波器可以以任意精度、线性度和动态范围制造，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，功耗和集成电路中的门数量也会增加。非递归算法的最大采样率原则上是无限的，但所用 C