Caratteristiche e differenza tra filtro FIR e IIR in elettronica

Sia FIR che IIR sono le due principali classificazioni dei filtri digitali utilizzati per la filtrazione del segnale. La differenza cruciale tra i filtri FIR e IIR è che il filtro FIR fornisce una risposta all’impulso di un periodo finito. Al contrario di IIR è un tipo di filtro che genera una risposta all’impulso di durata infinita per un sistema dinamico.

Qui stiamo parlando di risposta all’impulso finita e infinita. Ma cos’è la risposta all’impulso?

Quindi, in sostanza, sappiamo che la risposta di un sistema definisce il comportamento del sistema al variare dei parametri esterni associati al sistema. Pertanto la risposta all’impulso di un sistema è definita come il risultato o la risposta ottenuta quando il sistema è dotato di segnali di ingresso (generalmente noti come impulso).

Più semplicemente possiamo dire che la risposta all’impulso fornisce la reazione di un sistema dinamico rispetto a una variabile indipendente (diciamo il tempo). 

Definizione di filtro FIR

Un tipo di filtro digitale che genera una risposta all’impulso finita di un sistema dinamico è noto come filtri FIR. Più semplicemente, possiamo dire, qui la risposta all’impulso fornita dal filtro è di durata finita. Nei filtri FIR la risposta viene fissata a zero in un periodo di tempo finito, quindi è chiamata così. Nel caso dei filtri FIR, il filtro dell’n – _esimo ordine genera n+1 campioni prima di essere fissato a 0.

Nei filtri FIR, il feedback non è presente, quindi questi operano solo sui valori di input presenti e passati. Quindi l’output è la somma di una quantità finita di campioni finiti di valori di input. Quindi, questi sono altamente stabili.

Infine, i filtri FIR vengono utilizzati con sistemi con risposta 0.

Definizione di filtro IIR

Il tipo di filtro digitale progettato per generare una risposta all’impulso infinita di un sistema dinamico è noto come filtro IIR. Poiché in questi filtri è presente un meccanismo di feedback interno, il filtro funziona per un periodo di tempo indefinito. I filtri IIR sono utilizzati dai sistemi che generano una risposta infinita.

Il filtro IIR opera in modo da prendere in considerazione non solo gli input presenti e passati, ma anche il campione di output passato.

Poiché questi filtri supportano l’operazione ricorsiva. Pertanto non consente mai alla sua risposta di stabilizzarsi a 0 per l’impulso applicato. Il requisito di memoria e il tempo di calcolo migliorano l’efficienza dei filtri IIR. Inoltre, è abbastanza facile convertire un filtro analogico in un filtro IIR digitale.

Differenze chiave tra filtro FIR e IIR

1. Il filtro FIR genera un output di un sistema dinamico utilizzando i campioni di valori di input presenti e passati. Mentre un filtro IIR utilizza i valori di input presenti e passati insieme al valore di output passato per generare l’output presente.
2. I filtri FIR non utilizzano circuiti di feedback, mentre i filtri IIR utilizzano un circuito di feedback per fornire un’uscita precedente insieme all’ingresso di corrente.
3. I filtri FIR supportano il filtraggio di fase lineare, tuttavia, i filtri IIR non supportano il filtraggio di fase lineare.
4. Poiché i filtri FIR sono più resistenti rispetto ai filtri IIR, offrono un funzionamento più flessibile rispetto ai filtri IIR.
5. La funzione di trasferimento del sistema dotato di filtro FIR contiene solo zeri. Mentre nel caso dei filtri IIR la funzione di trasferimento contiene sia i poli che gli zeri.
6. I filtri FIR mostrano un comportamento non ricorsivo. Ma i filtri IIR mostrano un comportamento ricorsivo.
7. A causa dell’assenza del circuito di retroazione, l’implementazione di filtri FIR in un sistema è abbastanza semplice rispetto ai filtri IIR in cui è presente un circuito di retroazione.
8. Il ritardo nel fornire una risposta in caso di filtri FIR è superiore a quello del filtro IIR.
9. I filtri FIR sono più stabili poiché qui l’output attuale non ha alcuna relazione con l’output precedente. Ma i filtri IIR sono meno stabili poiché utilizzano anche campioni di output precedenti.
10. I filtri FIR richiedono una maggiore potenza di elaborazione rispetto ai filtri IIR.
11. Il modo in cui opera un filtro ne determina l’efficienza computazionale. L’efficienza computazionale dei filtri FIR è molto inferiore a quella dei filtri IIR.

Conclusioni

Quindi, da questo articolo, possiamo dire che a causa dei vari vantaggi associati ai filtri FIR questi sono più preferiti rispetto ai filtri IIR. I filtri FIR sono utilizzati principalmente nelle applicazioni di filtraggio passa-banda e stop-banda. Mentre le applicazioni di filtraggio passa basso e anti-alias richiedono filtri digitali IIR.