ความแตกต่างระหว่างตัวกรอง IIR และ FIR (พร้อมตาราง)

ตัวกรองใช้ในการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลเพื่อขจัดส่วนที่ไม่ต้องการของสัญญาณ เช่น สัญญาณรบกวนแบบสุ่ม หรือเพื่อแยกส่วนที่เป็นประโยชน์ของสัญญาณ เช่น ส่วนของสัญญาณที่เป็นของช่วงใดช่วงหนึ่ง

ตัวอย่างเช่น สามารถกรองเสียงที่บันทึกด้วยอุปกรณ์ที่ไม่ดีเพื่อลบองค์ประกอบที่ไม่ต้องการออกจากสัญญาณ ทำให้เสียงใกล้เคียงกับเสียงต้นฉบับมากที่สุด (โดยไม่มีการรบกวน) มากที่สุด

ตัวกรองดิจิทัลสามารถจำแนกได้เป็นสองกลุ่ม ได้แก่ ตัวกรอง FIR (การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นที่มีระยะเวลาจำกัด) และตัวกรอง IIR (การตอบสนองของแรงกระตุ้นแบบไม่จำกัดระยะเวลา) เมื่อระบบได้รับข้อมูลบางอย่าง ผลลัพธ์หรือการตอบสนองที่ได้รับนั้นเรียกว่าการตอบสนองแบบแรงกระตุ้น

ตัวกรอง IIR กับ FIR

ความแตกต่างระหว่างตัวกรอง FIR และ IIR คือ การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของอดีตไม่เป็นศูนย์สำหรับตัวอย่างในจำนวนจำกัดเท่านั้น ตัวกรอง IIR มีจำนวนตัวอย่างที่ไม่ใช่ศูนย์จำนวนอนันต์ ตัวกรอง IIR เรียกอีกอย่างว่าตัวกรองคำติชมและตัวกรอง FIR ไม่มีกลไกตอบรับดังกล่าว ในสมการความแตกต่าง ค่าสัมประสิทธิ์การกรองของตัวกรอง IIR มีเงื่อนไขป้อนกลับ

ตารางเปรียบเทียบระหว่างตัวกรอง FIR และตัวกรอง IIR

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	ตัวกรอง FIR	ตัวกรอง IIR
ธรรมชาติ	ลักษณะไม่เรียกซ้ำเนื่องจากไม่ได้ใช้เอาต์พุตซ้ำเป็นอินพุต	แบบเรียกซ้ำในธรรมชาติเนื่องจากใช้เอาต์พุตอย่างน้อยหนึ่งรายการซ้ำเป็นอินพุต
ประสิทธิภาพ	มีประสิทธิภาพในการคำนวณน้อยกว่า	มีประสิทธิภาพในการคำนวณมากขึ้น
ง่ายต่อการใช้งานในวงจร	เนื่องจากไม่มีกลไกป้อนกลับ จึงง่ายต่อการใช้งานในวงจร	เนื่องจากมีกลไกป้อนกลับ จึงยากต่อการติดตั้งในวงจร
กลไกการตอบรับ	อย่าใช้วงจรป้อนกลับ	ใช้กลไกป้อนกลับโดยให้เอาต์พุตก่อนหน้า ร่วมกับอินพุตปัจจุบันและในอดีต เป็นอินพุตปัจจุบัน
ความเสถียร	มีเสถียรภาพมากขึ้นเนื่องจากเอาต์พุตปัจจุบันไม่มีความสัมพันธ์ใดๆ กับเอาต์พุตก่อนหน้า	เสถียรน้อยกว่าเนื่องจากใช้ตัวอย่างเอาต์พุตก่อนหน้าเช่นกัน
อินพุตที่จำเป็นในการสร้างเอาต์พุตปัจจุบัน	ตัวอย่างอินพุตปัจจุบันและในอดีต	ตัวอย่างอินพุตปัจจุบันและในอดีตพร้อมกับเอาต์พุตที่ผ่านมา
นำเสนอล่าช้า	ให้การตอบกลับล่าช้ามากขึ้น	เสนอความล่าช้าน้อยกว่าในการตอบกลับ
ความต้องการหน่วยความจำ	ต้องการหน่วยความจำเพิ่มเติม	ใช้หน่วยความจำน้อยลง
ความไว	อ่อนไหวน้อยลง	อ่อนไหวมากขึ้น
ง่ายต่อการควบคุม	ง่ายต่อการควบคุม	ค่อนข้างควบคุมยาก

ตัวกรอง FIR คืออะไร?

ตัวกรองดิจิทัลที่สร้างการตอบสนองของอิมพัลส์แบบจำกัดของระบบไดนามิกเรียกว่าตัวกรอง FIR การตอบสนองของแรงกระตุ้นโดยตัวกรอง FIR มีระยะเวลาจำกัด พวกมันถูกตั้งชื่อเช่นนั้นเพราะคำตอบที่ได้จากตัวกรองเหล่านี้จะถูกกำหนดให้เป็นศูนย์ในระยะเวลาจำกัด ในกรณีของตัวกรอง FIR ตัวกรองลำดับที่ n จะสร้างตัวอย่าง (n+1) ก่อนที่จะได้รับการแก้ไขเป็น 0

ตัวกรอง FIR ไม่มีกลไกป้อนกลับ ข้อมูลที่ป้อนในปัจจุบันประกอบด้วยเฉพาะค่าอินพุตปัจจุบันและในอดีตเท่านั้น ผลรวมของตัวอย่างจำนวนจำกัดของค่าอินพุตที่สร้างผลลัพธ์ของตัวกรอง FIR ตัวกรอง FIR เหมาะกว่าสำหรับการใช้งานที่ต้องการการตอบสนองของเฟสเชิงเส้น

ตัวกรอง IIR คืออะไร?

ตัวกรองดิจิทัลที่สร้างการตอบสนองของแรงกระตุ้นที่ไม่สิ้นสุดของระบบไดนามิกเรียกว่าตัวกรอง IIR อินพุตปัจจุบันและในอดีตร่วมกับเอาต์พุตในอดีตจะถูกนำมาเป็นอินพุตปัจจุบัน

ตัวกรอง IIR ทำงานในลักษณะที่ไม่เพียงแต่อินพุตปัจจุบันและในอดีต แต่ยังรวมถึงตัวอย่างเอาต์พุตที่ผ่านมาด้วย วงจรป้อนกลับนี้คือสิ่งที่แตกต่างจากตัวกรอง FIR

กลไกการป้อนกลับภายในทำให้ตัวกรองเหล่านี้เป็นแบบเรียกซ้ำ พวกเขาไม่ยอมให้การตอบสนองของพวกเขาอยู่ที่ 0 สำหรับแรงกระตุ้นที่ใช้ มีประสิทธิภาพในการคำนวณมากกว่าและต้องการหน่วยความจำน้อยกว่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลักษณะแบบเรียกซ้ำ จึงมีความเสถียรน้อยกว่าและควบคุมได้ยาก

ตัวกรอง IR เหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องการข้อมูลเฟส เช่น สำหรับการตรวจสอบแอมพลิจูดของสัญญาณ

ความแตกต่างหลักระหว่างตัวกรอง FIR และตัวกรอง IIR

บทสรุป

ตัวกรองดิจิตอลสามารถออกแบบเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ตัวกรองสามารถจำแนกได้เป็น high pass, low pass, band stop หรือ band pass ตัวอย่างเช่น เมื่อสัญญาณอินพุตที่มีสัญญาณรบกวนความถี่สูงส่งผ่านตัวกรองความถี่ต่ำ สัญญาณรบกวนความถี่สูงจะถูกลบออกจากอินพุต ส่งผลให้สัญญาณสะอาด

ประเภทตัวกรองเหล่านี้สามารถใช้งานได้โดยใช้ตัวกรอง FIR หรือ IIR การรวมกันของทั้งสองนี้ยังสามารถใช้ในการผลิตตัวกรองรูปทรงที่กำหนดเองได้ ตัวกรอง FIR ไม่มีกลไกป้อนกลับ ทำให้มีเสถียรภาพมากขึ้น ใช้ในการใช้งานที่ต้องการเฟสเชิงเส้น

ตัวกรอง IIR ใช้เอาต์พุตก่อนหน้า พร้อมกับอินพุตปัจจุบันและในอดีต เป็นข้อมูลป้อนกลับ ซึ่งทำให้เกิดการเรียกซ้ำและมีความเสถียรน้อยกว่าในธรรมชาติ ตัวกรอง IIR สามารถบรรลุลักษณะการกรองที่ต้องการได้โดยใช้หน่วยความจำและการคำนวณน้อยกว่าตัวกรอง FIR