Цифровий фільтр

Цифровий фільтр, що містить послідовно включені перший і другий нагромаджуючі суматори, причому вихід останнього є виходом фільтра, перший обчислювальний блок, що містить першу ЛІНІЮ затримки на М/р зсувів, де М - довжина вагової ПОСЛІДОВНОСТІ цифрового фільтра, виходи якої з'єднані з першими входами перетворювача коду, інформаційні, тактовий та вхід скидання першої лінії затримки є ВІДПОВІДНО інформаційним, першим тактовим входом і входом скидання першого обчислювального блока, вхід скидання якого об'єднаний з входами скидання першого і другого нагромаджуючих суматорів і є входом скидання фільтра, інформаційним входом якого є інформаційний вхід першого обчислювального блока, перший тактовий вхід якого є тактовим входом фільтра, який відрізняється тим, що в фільтр додатково введені лічильник та (р-1)-й обчислювальний блок, ідентичний першому, в кожний з яких введені нагромаджуючий суматор, суматор і друга ЛІНІЯ затримки на М/р зсувів, Винахід відноситься до цифрової обробки сигналів і може використовуватися для цифрової фільтрації сигналів, представлених у форматі багаторівневої дельта-модуляцм або диференціальної імпульсно-кодової модуляції при забезпеченні високої точності фільтрації та швидкодії тактовий вхід якої об'єднаний з другим тактовим входом нагромаджуючого суматора і є другим тактовим входом обчислювального блока, входи скидання другої лінії затримки і нагромаджуючого суматора підключені до входу скидання обчислювального блока, виходом якого є виходи другої лінії затримки, входи якої підключені до виходів суматора, перші входи якого є другими інформаційними входами обчислювального блока, а другі входи з'єднані з виходами нагромаджуючого суматора, перший тактовий вхід якого об'єднаний з тактовим входом першої лінії затримки, а інформаційні входи нагромаджуючого суматора підключені до виходів перетворювача коду, другі входи якого є керуючими входами обчислювального блока, інформаційні входи всіх обчислювальних блоків об'єднані і є інформаційним входом фільтра, другий інформаційний вхід першого обчислювального блока з'єднаний з джерелом логічного нуля, вихід і-го обчислювального блока і = 1,р-1 з'єднаний з другим інформаційним входом (і+1)-го обчислювального блока, вихід р-го обчислювального блока з'єднаний з інформаційними входами першого нагромаджуючого суматора, тактовий вхід і вхід скидання лічильника підключені до тактового входу і входу скидання фільтра, вихід переносу лічильника підключений до других тактових входів усіх обчислювальних блоків, керуючі входи яких об'єднані і підключені до розрядних виходів лічильника Відомий цифровий трансверсальний фільтр, що містить перший і другий нагромаджуючі суматори, М-розрядний регістр вагових коефіцієнтів, М блоків вагового підсумовування, де М - довжина імпульсної характеристики(ІХ) цифрового фільтра, кожний з яких містить елемент АБО-НІ, реверсивний лічильник і регістр [1] 00 О (О ю 56081 У фільтрі передбачена обробка сигналів у фотобто при реалізації його на ПЗП вимагає b рматі лінійної дельта-модуляцм(ЛДМ) із заданою збільшення в k = 2 разів необхідного обсягу точністю шляхом зміни довжини IX без зміни струпам'яті ктури фільтра Недоліком цього фільтра, поВ основу винаходу поставлене завдання змеперше, є те, що точність фільтрації даним приншити апаратні витрати і підвищити точність фільстроєм при ПОСТІЙНІЙ довжині вагової ПОСЛІДОВНОСТІ трації шляхом зміни довжини вагової ПОСЛІДОВНОСобмежена низькою розрядністю кроків квантування ТІ Поставлена мета досягається тим, що у IX та вхідного сигналу, поданих однорозрядною цифровий фільтр, що містить послідовно включені ЛДМ Збільшення вказаної розрядності призводить перший і другий нагромаджуючі суматори, вихід до підвищення точності фільтрації, однак у останнього є виходом фільтра, перший обчислювідомому пристрої не може бути реалізоване вальний блок, що містить першу ЛІНІЮ затримки на М/р зсувів, де М - довжина вагової ПОСЛІДОВНОСТІ По-друге, значне число блоків вагового цифрового фільтра, виходи якої з'єднані з першипідсумовування, що дорівнює довжині імпульсної ми входами перетворювача коду, інформаційні, характеристики, призводить до значних апаратних тактовий та вхід скидання першої лінії затримки є витрат при побудові цифрового трансверсального ВІДПОВІДНО інформаційним, першим тактовим і фільтра входом скидання першого обчислювального блоку, Найбільш близьким технічним рішенням, обвхід скидання якого об'єднаний з входами скиданраним за прототип, є цифровий трансверсальний ня першого і другого нагромаджуючих суматорів і є фільтр, що містить послідовно включені перший і входом скидання фільтра, інформаційним входом другий нагромаджуючі суматори, вихід останнього якого є вхід першого обчислювального блоку, пеє виходом фільтра, обчислювальний блок, що місрший тактовий вхід якого є тактовим входом фільтить ЛІНІЮ затримки, виходи якої через перетворютра, в фільтр додатково введені лічильникта (р-1)вач коду з'єднані з виходами обчислювального й обчислювальний блок, ідентичний першому, в блока, інформаційні, тактовий та вхід скидання кожний з яких введені нагромаджуючий суматор, лінії затримки є ВІДПОВІДНО інформаційним, тактосуматор і другу ЛІНІЮ затримки на М/р зсувів, таквим та входами скидання обчислювального блока, товий вхід якої об'єднаний з другим тактовим вхотактовий та вхід скидання якого об'єднані з тактодом нагромаджуючого суматора і є другим тактовими та входами скидання першого та другого вим входом обчислювального блоку, входи нагромаджуючих суматорів і є тактовим і входом скидання другої лінії затримки і нагромаджуючого скидання фільтра, інформаційним входом якого є суматора з'єднані з входом скидання обчислюваінформаційний вхід обчислювального блока, вихід льного блоку, виходом якого є виходи другої лінії якого з'єднаний з інформаційними входами першозатримки, входи якої підключені до виходів сумаго нагромаджуючого суматора [2] тора, перші входи якого є другими інформаційними У цьому фільтрі здійснюється обчислення вивходами обчислювального блоку, а другі входи хідного сигналу в форматі імпульсно-кодової мопідключені до виходів нагромаджуючого суматора, дуля ці і (І KM) шляхом підсумовування зчитаних з перший тактовий вхід якого об'єднаний з тактовим перетворювача кодів значень другої різниці, що входом першої лінії затримки, а інформаційні вхоадресуються кроками квантування вхідного сигнади нагромаджуючого суматора підключені до вилу, представленого у форматі багаторівневої деходів перетворювача коду, другі входи якого є кельта-модуляцм або диференціальної імпульсноруючими входами обчислювального блоку, кодової модуляції інформаційні входи всіх обчислювальних блоків об'єднані і є інформаційним входом фільтра, друЦей цифровий трансверсальний фільтр має гий інформаційний вхід першого обчислювального просту схему і забезпечує, при заданій довжині блоку з'єднаний з джерелом логічного нуля, вихід вагової ПОСЛІДОВНОСТІ, необхідну точність фільтрації Значення другої різниці, записані у перетворювачі коду, можуть бути обчислені при будь-якій, і-го обчислювального блоку '-1>Р 1 з'єднаний з наперед заданій, розрядності вагової ПОСЛІДОВНОСдругим інформаційним входом(і+1)-го обчислюваТІ Однак апаратні витрати для реалізації відомого льного блоку, вихід р-го обчислювального блоку фільтра значні Це пояснюється тим, що перетвоз'єднаний з інформаційними входами першого нарювач коду, при високій розрядності кроків квантугромаджуючого суматора, тактовий і вхід скидання вання вхідного сигналу і великій довжині вагової лічильника підключені до тактового і входу скиПОСЛІДОВНОСТІ, повинен мати велике число входів, дання фільтра, вихід переносу лічильника підклющо призводить до значних апаратних витрат при чений до других тактових входів усіх обчислювайого реалізації Наприклад, вибір довжини вагової льних блоків, керуючі входи яких об'єднані і ПОСЛІДОВНОСТІ М = 16 і розрядності кроків квантупідключені до розрядних виходів лічильника вання b = 4 вимагає забезпечити Mb = 164 = 64 входів перетворювача коду, що при прямій реСуть винаходу полягає у тому, що шляхом алізації його на основі постійного введення у фільтр лічильника та (р-1)-го обчислюзапам'ятовуючого пристрою(ПЗП) практично не вального блоку, ідентичного першому, в кожний з реалізуємо, оскільки вимагає 2 6 4 комірок пам'яті яких введено нагромаджуючий суматор, суматор і Крім того, у цьому пристрої практично неможливо друга ЛІНІЯ затримки на М/р зсувів з ВІДПОВІДНИМИ підвищити точність фільтрації шляхом збільшення зв'язками, зменшені апаратні витрати, що забездовжини вагової ПОСЛІДОВНОСТІ, ОСКІЛЬКИ печується значним зменшенням обсягу пам'яті для збільшення довжини вагової ПОСЛІДОВНОСТІ лише реалізації перетворювача коду в кожному обчисна одиницю, призводить до збільшення нелювальному блоці, а сумарний обсяг пам'яті для обхідного числа входів перетворювача коду на Ь, реалізації перетворювача кодів в усіх обчислюва 56081 льних блоках при однаковій з прототипом довжині вагової ПОСЛІДОВНОСТІ і розрядності кроків квантування вхідного сигналу стає значно меншим Підвищення точності фільтрації, яке реалізується шляхом зміни довжини вагової ПОСЛІДОВНОСТІ, призводить лише до зміни числа послідовно включених обчислювальних блоків і не змінює структури фільтра в цілому Цифровий фільтр, що заявляється, містить нові блоки з ВІДПОВІДНИМИ зв'язками і тому відповідає критерію винаходу "новизна" Уведені блоки є відомими і широко застосовуються в цифровій схемотехніці [1, 2] Однак лише їх введення у відомий пристрій дозволяє виявити у ньому нові властивості зменшення апаратних витрат фільтра і збільшення точності фільтрацм(шляхом збільшення довжини вагової ПОСЛІДОВНОСТІ), ЩО призводить ТІЛЬКИ ДО ЗМІНИ чис ла послідовно включених обчислювальних блоків і не змінює структури фільтра в цілому Таким чином, пристрій, що заявляється, відповідає критерію винаходу "ІСТОТНІ ВІДМІННОСТІ" Суть винаходу пояснюється за допомогою ілюстрацій, де на фіг 1 наведено структурну схему цифрового фільтра, на фіг 2 - структурну схему нагромаджуючого суматора кожного обчислювального блоку, на фіг 3 - структурну схему нагромаджуючих суматорів фільтра Цифровий фільтр містить(фіг 1) обчислювальні блоки 1 1-1 р, перший і другий нагромаджуючі суматори 2 і 3, лічильник 4 на b(b - розрядність кроків квантування вхідного сигналу) На фіг 1 також позначені інформаційний вхід 5 фільтра, джерело 6 логічного нуля, тактовий вхід 7, вхід 8 скидання, вихід 9 фільтра Кожний обчислювальний блок 1 містить(фіг 1) першу ЛІНІЮ затримки 10, що складається з М/р послідовно включених регістрів пам'яті 10 110,М/р(де М - довжина вагової ПОСЛІДОВНОСТІ), другу ЛІНІЮ затримки 11, яка складається з М/р послідовно включених b-розрядних регістрів зсуву 1 1 1 11,М/р, перетворювач коду 12, нагромаджуючий суматор 13, суматор 14 На фіг 1 позначені перший і другий інформаційний входи 15 і 16, виходи 17, перший і другий тактові входи 18 і 19, керуючі входи 20 і вхід 21 скидання Нагромаджуючий суматор 13 містить(фіг 2) комбінаційний суматор 22, перший 23 і другий 24 буферні регістри На фіг 2 позначені інформаційні входи 25, перший 26 і другий 27 тактові входи, вхід 28 скидання, виходи 29 блоку 13 Кожний з нагромаджуючих суматорів 2 та З містить перший ЗО та другий 31 буферні регістри, комбінаційний суматор 32 На фіг 3 позначені інформаційний 33 і тактовий 34 входи, вхід 35 скидання, виходи 36 блоку 2 В обчислювальному блоці 1 m виходи першої лінії затримки 11 з'єднані з першими входами перетворювача коду 12, другі входи якого є керуючими входами 20 обчислювального блоку 1 т , виходи перетворювача коду 12 з'єднані з інформаційними входами нагромаджуючого суматора 13, тактовий і вхід скидання першої лінії затримки 11 об'єднані з першим тактовим входом та входом скидання нагромаджуючого суматора 13 ВІДПОВІДНО і є першим тактовим 18 та входом ски дання 21 обчислювального блоку 1 т , другим тактовим входом 19 якого є другий тактовий вхід нагромаджуючого суматора 13, що об'єднаний з тактовим входом другої лінії затримки 10, виходи якої є виходами 17 обчислювального блоку 1 т , першим інформаційним входом 15 якого є інформаційний вхід першої лінії затримки 11, другим інформаційним входом 16 обчислювального блоку 1 m є другі входи суматора 14, перші входи якого підключені до виходів нагромаджуючого суматора 13, а виходи - до інформаційних входів другої лінії затримки 10 Перші інформаційні входи 15 обчислювальних блоків 1 m , m - 1,р об'єднані і є інформаційним входом фільтра 5, керуючі входи 20 всіх обчислювальних блоків об'єднані і підключені до розрядних виходів лічильника 4, вихід переносу якого підключений до других тактових входів 19 всіх обчислювальних блоків 1 т , т = 1, р, входи скидання 21 яких та перші тактові входи 18 об'єднані з тактовими входами і входами скидання нагромаджуючих суматорів 2, 3 та лічильника 4 і є тактовим 8 та входом скидання фільтра 7 ВІДПОВІДНО, другий інформаційний вхід першого обчислювального блоку 1 1 підключений до джерела логічного нуля 6, вихід m-ro обчислювального блоку 1 m, m = 1,р-1 підключений до другого інформаційного входу блоку 1 ( т + 1), вихід блоку 1 р через два послідовно включені нагромаджуючі суматори 2 та 3 підключено до виходів фільтра 9 У нагромаджуючому суматорі 13 першим тактовим входом 26 є тактовий вхід буферного регістра 23, вихід якого з'єднаний з першими входами комбінаційного суматора 22, другі входи якого є інформаційними входами 25 блоку 13, виходи суматора 22 з'єднані з інформаційними входами регістрів 23 та 24, виходи останнього є виходами 26 нагромаджуючого суматора 13, входами скидання 28 якого є входи скидання регістрів 23 та 24, а другий вхід скидання регістру 23 об'єднаний з тактовим входом регістра 23 є другим тактовим входом блоку 13 У нагромаджуючому суматорі 2 інформаційним входом 33 є інформаційні входи першого буферного регістра ЗО, тактовий та вхід скидання якого об'єднані з тактовим та входом скидання другого буферного регістра 31 і є тактовим 34 та входом скидання 35 блоку 2, виходи буферних регістрів ЗО та 31 підключені до входів комбінаційного суматора 32, виходи якого є виходами блоку 2 і підключені до інформаційних входів другого буферного регістра 31 Отже, за рахунок введення у відомий пристрій лічильника та (р-1)-го обчислювального блоку, ідентичного першому, а в кожний обчислювальний блок 1 m нагромаджуючого суматора 13, суматора 14 та другої лінії затримки 10 на М/р зсувів з ВІДПОВІДНИМИ зв'язками, різко зменшені апаратні витрати на реалізацію всього фільтра в цілому Підвищення точності фільтрації, що реалізується шляхом зміни довжини вагової ПОСЛІДОВНОСТІ, призводить лише до зміни числа послідовно включених блоків 1 т і не змінює структури фільтра в цілому 56081 Цифровий фільтр працює наступним чином Цифровий фільтр здійснює фільтрацію вхідного сигналу, поданого у форматі багаторівневої дельта-модуляцм або диференціальної імпульсно-кодової модуляцм(БДМ або ДІКМ) Вихідний сигнал цифрового фільтра у форматі імпульсно-кодової модуляцм(ІКМ) визначається за формулою п г М-1 , л - V V V В останній формулі значення знакового розряду представлено у виді : (х)0 _ Г sf x) >0, п 1 , На тактовий вхід 7 цифрового фільтра посту1 1 пає ПОСЛІДОВНІСТЬ імпульсів з частотою Т" = ЬТд , -1 де Тд - частота дискретизації вхідного сигналу фільтра, одночасно з якими на вхід 5 надходить ПОСЛІДОВНІСТЬ кроків квантування вхідного сигналу •л n = kb > 0, починаючи \, в послідовному коді з молодших розрядів Старші розряди кроків кван р-1 V 8 новлюється нульове значення сигналу Одночасно, по тому ж імпульсу з шини 8, здійснюється скидання всіх регістрів ЛІНІЙ 10, 11 затримки і встановлюється нульовий стан на виходах перетворювача 12 коду, нагромаджуючого суматора 13 і суматора 14 Припустимо, що прийом і зсув інформації в ЛІНІЯХ 10, 11 затримки і запис значення сигналу у нагромаджуючому суматорі 13 і блоках 2 та 3 здійснюється по задньому фронту синхронізуючого сигналу на їх тактових входах