一阶滤波和二阶滤波的主要区别在于它们对信号的处理方式和滤波效果。
一阶滤波,也称为一阶低通滤波,只使用一个储能元件(电感或电容)来滤波。其传递函数可以表示为:Y(N) = P*X(N) + (1 - P)Y(N-1),其中P是当前采样值占的加权比例。一阶滤波的特点是对信号的跟随与平滑随着滤波系数的变化而变化。当代表着当前采样值的权重越大时,滤波的平滑就越差,但对采样信号跟随的越紧。反之,滤波的平滑度越好,但对采样信号跟随的滞后越大。
二阶滤波则使用了两个储能元件,因此被称为二阶滤波。二阶滤波的传递函数更为复杂,其效果可以理解为在滤波后再滤波。二阶滤波器增加了一级RC滤波以使得输出信号在高频段快速下降,克服了一阶滤波器在截至频率附近增益下降慢的缺点。但是,二阶滤波器的通频带内的幅频特性曲线较之二阶无源滤波器更为平坦,同时又具备二阶无源滤波器在高频段快速下降的优点,但其通频带的幅频特性曲线较之一阶无源滤波器相比依然显得陡峭,通频带内的信号衰减比一阶的依然要严重一些。2
总的来说,一阶无源滤波器对通频带内的信号衰减最小,通频带内的幅频特性曲线最平坦,但同样的在截至频率附近其增益下降得最慢;而二阶无源低通滤波器克服了一阶滤波器在截至频率附近增益下降慢的缺点,但与此同时其通频带内的幅频特性曲线平坦度也下降得多,在二阶无源滤波器的基础上引入二阶有源滤波器加入反馈可以改善二阶无源滤波器的缺点。