【收藏】详解FIR滤波器和IIR滤波器的区别

数字滤波器广泛应用于硬件电路设计，一般分为FIR滤波器和IIR滤波器。那么FIR滤波器和IIR滤波器有什么区别呢？本文通过几个例子做一个简单的总结。

一、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

二、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

三、区别

1、稳定性

由于FIR滤波器没有反馈回路，稳定性要强于IIR。

2、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。

3、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。

ZDS3000/4000系列示波器标配FIR硬件滤波，截止频率从50Hz-200MHz可调，对ADC采样的信号进行实时低通滤波，主要应用于电机、电源测试等场合有效滤出噪声与干扰信号。

图7 FIR滤波界面

图8 FIR噪声滤波效果图

【收藏】详解FIR滤波器和IIR滤波器的区别相关推荐

详解FIR滤波器和IIR滤波器的区别
数字滤波器广泛应用于硬件电路设计,一般分为FIR滤波器和IIR滤波器.下面说一下它的具体区别一.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 ...
简谈FIR滤波器和IIR滤波器的区别
最近总是遇到很多大侠在问滤波器相关的问题,之前对这一方面接触不是很多,最近也是在学习一些这方面的知识,今天先和大侠简单聊一聊FIR滤波器和IIR滤波器的区别,后续等研究的差不多了,再更新有关滤波器的详 ...
FIR滤波器和IIR滤波器区别
本文总结了FIR滤波器和IIR滤波器的原理和区别保研夏令营的时候复习到了,但其实还有些地方没有完全弄通. 这里主要是介绍如何构造数字滤波器. 滤波器的表示非递归(有限脉冲响应滤波器):输出仅依赖于 ...
Java implement意思_详解JAVA中implement和extends的区别
详解JAVA中implement和extends的区别发布于 2020-4-14| 复制链接摘记: 详解JAVA中implement和extends的区别extends是继承父类,只要那个类不是声 ...
java中implement_详解JAVA中implement和extends的区别
详解JAVA中implement和extends的区别 extends是继承父类,只要那个类不是声明为final或者那个类定义为abstract的就能继承,Java中不支持多重继承,但是可以用接口来实 ...
vlan标签详解 access、trunk和hybrid的区别
vlan标签详解 access.trunk和hybrid的区别我们知道,不同网段间需要通过路由转发才能通信: 那在同一网段不同vlan之间的PC,是不能互相通信的.其实这并不是绝对的.了解vlan的 ...
c语言中的fscanf是啥意思,详解C语言中fgets和fscanf区别
fscanf函数是C语言的文件格式读取函数的方法之一,它使用空格.制表符和回车来分割不同的单词,这样可以让我们使用起来更方便,下面就让爱站技术频道小编带你来学习详解C语言中fgets和fscanf区别 ...
详解Javascript本地存储的方式、区别及应用场景
详解Javascript本地存储的方式.区别及应用场景一.方式 javaScript本地缓存的方法我们主要讲述以下四种: cookie sessionStorage localStorage ind ...
fir 滤波参数的含义_详解FIR滤波器与IIR滤波器的具体区别
姓名:高新诚学号:17021223282 原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s/tC_mdXIeusuggDV1tn3sOw [嵌牛导读]:在大学中学习到了FIR ...

【收藏】详解FIR滤波器和IIR滤波器的区别

【收藏】详解FIR滤波器和IIR滤波器的区别相关推荐

最新文章

热门文章