§ 1.3. Преимущества и недостатки цифровой обработки сигналов

Интенсивное развитие цифровой техники не означает, что должны быть полностью отброшены и забыты аналоговые устройства для обработки сигналов. Каждому из типов фильтров, каждому методу обработки сигналов присущи свои преимущества и недостатки и в зависимости от конкретных условий следует применять тот или иной тип фильтра.

Основным преимуществом цифровых фильтров перед аналоговыми является возможность реализации сложных алгоритмов обработки сигналов, которые неосуществимы с помощью аналоговой техники, например адаптивных алгоритмов, изменяющихся при изменении параметров входного сигнала.

Точность обработки сигнала цифровыми фильтрами определяется точностью выполняемых расчетов. Она может быть несоизмеримо выше точности обработки сигнала в аналоговых фильтрах.

Одним из источников погрешности аналоговых фильтров является нестабильность их параметров, вызываемая колебаниями температуры, старением, дрейфом нуля, изменением питающих напряжений и т. д. В цифровых фильтрах эти неприятные эффекты отсутствуют.

При разработке цифровых фильтров не возникает задача согласования нагрузок.

При обработке низкочастотных и инфранизкочастотных сигналов элементы пассивных аналоговых фильтров (индуктивные катушки и конденсаторы) оказываются очень громоздкими. В этом случае цифровые фильтры более компактны.

Недостатком цифровых фильтров является их большая сложность по сравнению с аналоговыми и более высокая стоимость. Ведь кроме процессора устройство для цифровой обработки сигналов содержит аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи и другие устройства сопряжения. Поэтому в тех случаях, когда алгоритм обработки сигналов несложен и не требуется высокой точности, целесообразнее применять аналоговые фильтры или дискретные фильтры на приборах с зарядовой связью. Они проще и дешевле, чем цифровые фильтры.

Другим существенным недостатком цифровых фильтров является их не очень высокое быстродействие. Чтобы

произвести обработку каждого значения поступающего сигнала, требуется проделать значительнее число арифметических операций. Вследствие этого наивысшие частоты спектра сигналов, обрабатываемых цифровыми фильтрами, пока что не превышают нескольких мегагерц. Для обработки более высокочастотных сигналов применяют аналоговые фильтры на пассивных элементах и фильтры на поверхностных акустических волнах.

В цифровых фильтрах появляются специфические погрешности, вызванные дискретизацией, квантованием сигнала и округлением значений обрабатываемого сигнала в процессе вычислений. Чтобы сделать эти погрешности достаточно малыми, требуется внимательное их изучение.