Volver a la página principal
Volver al Web de Duiops
Google 
 
En Internet En duiops.net

 

 

LISTA DE CORREO

Introduce tu dirección de e-mail para suscribirte a la lista de correo y recibir las últimas novedades en tu buzón:


 

 Portada - Enciclopedia - Filtro digital

Filtro digital

Añadir/Modificar términos
Ultima modificación de "Filtro digital": 26/12/07

0-9 ] A ] B ] C ] D ] E ] F ] G ] H ] I ] J ] K ] L ] M ] N ] O ] P ] Q ] R ] S ] T ] U ] V ] W ] X ] Y ] Z ]

Ferrofluido ] FFT ] [ Filtro digital ] Filtro digital FIR ] Filtro digital IIR ] Filtro divisor de frecuencias ] Firewire ] Fletcher-Munson ] Flutter ] FM ] FMD ] Fonio ] Fourier ] Frecuencia de corte ] Frecuencia de muestreo ] Frecuencia fundamental ]

Filtro digital - Se emplea en procesado de señales para eliminar partes no deseadas de la misma, tales como ruido o sólo permitir el paso de un cierto rango de frecuencias, es decir, hacer un filtro divisior.

El siguiente diagrama ilustra esta idea básica:

raw (unfiltered) signal -> FILTER -> filtered signal

Hay dos tipos principales de filtros: analógico y digital. Son bastantes diferentes tanto en su aspecto físico como en su modo de funcionamiento.

Un filtro analógico emplea circuitos electrónico con componentes discretos tales como resistencias, condensadores, amplificadores operacionales... que sean requeridos para el filtrado deseado. Tales filtros son muy empleados para reducción de ruido, mejora de señales de vídeo, ecualizadores gráficos y muchas otras áreas.

Hay técnicas estándares bien asentadas para diseñar un filtro analógico con un requerimiento dado. En todas las diversas etapas la señal está siendo filtrada como un voltaje o corriente eléctrica, es decir, se involucra una magnitud física y real directamente de la señal analógica.

Un filtro digital emplea un procesador digital que efectúa operaciones matemáticas en valores muestreados de la señal. El procesador puede ser de propósito general, tal como cualquier ordenador personal, un chip DSP (Procesador Digital de Señales) especializado o una FPGA programable..

La señal de entrada analógica debe ser muestreada y digitalizada usando un ADC (conversor analógico-digital). El resultado son números binarios que representan los valores sucesivos muestreados. Estos son transferidos al procesador, el cual efectúa operaciones matemáticas en ellos. Las operaciones pueden ser desde filtros de promediado de la muestra actual con alguna de las anteriores hasta multiplicaciones por constantes de los valores de entrada o de instantes anteriores almacenados en memoria, para posteriormente sumar estos resultados de la multiplicación y dar una salida. Es decir, operaciones propias de teoría sistemas lineales: convoluciones en el dominio temporal (multiplicación en el dominio de la frecuencia) con otras señales prefijadas que consisten en una cadena de coeficientes. Para diseñar estos filtros suele usarse un impulso y desplazarlo sucesivas veces multiplicado por alguna constante, es decir, usando la transformada z.

Finalmente, si es necesario, los resultados de estos cálculos, que están representando valores muestreados de la señal filtrada, son enviados a través de un DAC (conversor digital-analógico) para devolver la señal a una forma analógica. Por tanto, en un filtro digital la señal está siempre representada por una secuencia de números, en vez de un voltaje o una corriente.

El siguiente diagrama muestra el esquema básico de uno de estos sistemas:

Ventajas de usar filtros digitales sobre los analógicos


Tenemos principalmente las siguientes:

  1. Un filtro digital es programable, es decir, su funcionamiento está terminado por un programa almacenado en la memoria contigua al procesador. Esto significa que puede ser variado fácilmente sin afectar al hardware, mientras que la única manera de variar un filtro analógico es alterando el circuito.
     
  2. Los filtros digitales pueden ser fácilmente diseñados, probados e implementados en un ordenador. Los analógicos pueden ser simulados, pero siempre hay que implementarlos a través de componentes discretos para ver su funcionamiento real.
     
  3. Las características de los filtros analógicos, particularmente los que contienen componentes activos, están sujetos a alteraciones y dependen de la temperatura. Los filtros digitales no sufren estos problemas y son extremadamente estables ante factores externos.
     
  4. A diferencia de los filtros analógicos, los digitales pueden manejar con mucha precisión las bajas frecuencias. Como la tecnología de los DSP va mejorando, el aumento de su velocidad permite que también sean aplicados en el campo de la radio frecuencia (muy altas frecuencias), la cual en el pasado era exclusivamente dominio de la tecnología analógica.
     
  5. Los filtros digitales son mucho más versátiles a la hora de manipular la señal, que pueden llegar a variarla y tratarla radicalmente cambiando sus características.
     
  6. Los procesadores DSP más rápidos pueden manejar combinaciones complejas de filtros en paralelo o en serie (en casada), haciendo los requerimientos de hardware relativamente simples y compactos en comparación con la circuitería analógica equivalente.

 

Filtros recursivos y no recursivos


Un filtro no-recursivo es aquel cuya salida está calculada exclusivamente a partir de valores de entrada (Yn = Xn + Xn-1 + Xn-2...), mientras que uno recursivo es aquel que además de los valores de entrada emplea valores previos de salida (Yn-1, Yn-2...), los cuales se almacenan en la memoria del procesador. La palabra recursivo significa literalmente "volver hacia atrás" y se refiere al hecho de que valores de salida previamente calculados vuelven de nuevo para calcular los nuevos valores de salida.

Explicándolo así, puede parecer que los filtros recursivos requieren más cálculos para ser ejecutados. Pero la realidad es que un filtro recursivo generalmente requiere mucho menos coeficientes para que evalúe e procesador, es decir, que es de menor orden y es más corto, que un filtro no-recursivo que persiga una característica en frecuencia dada.

Hay quien prefiere una terminología alternativa, por lo que los filtros no-recursivos se conocen como filtro FIR (Respuesta al Impulso Finita) y los recursivos como filtros IIR (Respuesta al Impulso Infinita).

Estos términos  se refieren a las diferentes respuestas al impulso de ambos tipos de filtros. La respuesta al impulso de un filtro digital es la secuencia de salida cuando se aplica un impulso unidad a su entrada (un impulso unidad es muy simple, tan sólo una secuencia consistente en un valor 1 en el instante de tiempo t=0, seguido de ceros para todas las muestras siguientes, lo que se llama también una Delta de Kronecker.

Un filtro FIR es uno cuya respuesta es de una duración finita. Uno IIR es aquel cuya respuesta al impulso teóricamente continua para siempre debido a la recursividad con valores previos de salida que constantemente están siendo devueltos a la entrada. Pero realmente el término IIR no es muy afortunado dado que casi todos los filtros IIR reducen virtualmente su salida a cero a un tiempo dado, de hecho, antes que los FIR. De todas formas ambos acrónimos son muy coloquiales y de uso frecuente.
 
Términos relacionados:

0-9 ] A ] B ] C ] D ] E ] F ] G ] H ] I ] J ] K ] L ] M ] N ] O ] P ] Q ] R ] S ] T ] U ] V ] W ] X ] Y ] Z ]

     
 

Volver arriba Volver arriba

© 1997-2009 Duiops (http://www.duiops.net)
Prohibida la reproducción parcial o total de los textos o las imágenes

Para comentarios, usa las direcciones e-mail de contacto