当前位置：世纪电源网>技术>技术文章>正文

详解FIR滤波器和IIR滤波器的区别

时间：2017-05-04 10:11来源：ZLG致远电子

摘要：数字滤波器广泛应用于硬件电路设计，在离散系统中尤为常见，一般可以分为FIR滤波器和IIR滤波器，那么他们有什么区别和联系呢。

      数字滤波器广泛应用于硬件电路设计，在离散系统中尤为常见，一般可以分为FIR滤波器和IIR滤波器，那么他们有什么区别和联系呢。
FIR滤波器
      定义：
       FIR滤波器是有限长单位冲激响应滤波器，又称为非递归型滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而滤波器是稳定的系统。
       特点：
  • FIR滤波器的最主要的特点是没有反馈回路，稳定性强，故不存在不稳定的问题；
  • FIR具有严格的线性相位，幅度特性随意设置的同时，保证精确的线性相位；
  • FIR设计方式是线性的，硬件容易实现；
  • FIR相对IIR滤波器而言，相同性能指标时，阶次较高，对CPU的性能要去较高。
                     
                                                                                 图1 FIR滤波原理图
IIR滤波器
      定义：
IIR滤波器是无限脉冲响应滤波器，又称递归型滤波器，即结构上带有反馈环路。
       特点：
  • IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式，具有反馈回路；
  • IIR数字滤波器的相位非线性，相位特性不好控制，随截止频率变化而变化，对相位要求较高时，需加相位校准网络；
  • IIR滤波器有历史的输出参与反馈，同FIR相比在相同阶数时取得更好的滤波效果；
  • IIR数字滤波器采用递归型结构，由于运算中的舍入处理，使误差不断累积，有时会产生微弱的寄生振荡。
                    
                                                                       图2 IIR基础原理图
区别
  • 稳定性：由于FIR滤波器没有反馈回路，稳定性要强于IIR；
  • 相位特性：FIR 为线性相位延迟，IIR 为非线性相位延迟。
如下图所示为10Hz的方波信号，采样率为1KHz
        
                                         
                                                                             图3 方波信号
FIR滤波器后，滤波后效果图下图所示
                  
                                                                         图4 FIR滤波效果图

IIR滤波器后，滤波后效果图下图所示
                   
                                                                 图5 IIR滤波效果图
        通过对比不难发现，IIR滤波器存在非线性相位延迟，校正时需要双向滤波进行校正，复杂不易控制；FIR滤波器为线性延迟，可通过左右平移的方式直接校正，误差小。
  • 信号处理速度：FIR的滤波输出取决于当前输入数据和历史输入数据，IIR的滤波输出取决于当前输入数据、历史输入数据和历史输出数据。以基于FPGA硬件的数字滤波器为例，FIR在处理信号时不需等待前一个信号的滤波输出，只需要考虑输入数据便可实时滤波；IIR需要等待上一个信号的滤波输出，存在一定的时间延迟，所以处理速度上没有FIR快。
                  
                                                    图6  FIR和IIR滤波对比图
        从上面的简单比较可以看到IIR与FIR滤波器各有所长，所以在实际应用时应该从多方面考虑来加以选择。从使用要求上来看，在对相位要求不敏感的场合，如语言通信等，选用IIR较为合适，这样可以充分发挥其经济高效的特点；对于图像信号处理，数据传输等以波形携带信息的系统，则对线性相位要求较高，采用FIR滤波器较好。当然，在实际应用中可能还要考虑更多方面的因素。
免责声明：本文若是转载新闻稿，转载此文目的是在于传递更多的信息，版权归原作者所有。文章所用文字、图片、视频等素材如涉及作品版权问题，请联系本网编辑予以删除。
上一篇：电子标签拣选系统进入无线时代
下一篇：工程院院士邬贺铨：部署区块链可确保物联网隐私
我要投稿
近期活动
分类排行榜
编辑推荐
小型化和稳定性如何兼得？ROHM 推出超小型高输出线性 LED 驱动器 IC，为插座型 LED 驱动 IC 装上一颗强有力的 “心脏”

众所周知，LED的驱动IC担负着在输入电压不稳定的情况下，为LED提供恒定的电流，并控制恒定（可调）亮度的作用。无论是室内照明，还是车载应用，都肩负着极为重要的使命。

帖子推荐更多
精华
热门

Copyright 2008-2024 21dianyuan.com All Rights Reserved 备案许可证号为：津ICP备10002348号-2