Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив

Текст

(7 И Киевский ордена Ленина политехническийинститут им. 50-летия ВеликойОктябрьской социалистической революции(54)(57) 1, ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР, содержащий блох памяти, информационный выход которого подключен к информационьным входам первого и второго регистов, информационные выходы которыхподключены соответственно к первомуи второму входам сумматора, выходкоторого подключен к первому входуумножителя, выход которого подключен к входу накапливающего сумматора, выход которого является информа -ционным вчходом фильтра, блок синхронизации, первый, второй, третийи четвертый выходы которого подклю-.чены соответственно к управляющемувходу блока памяти, счетному входу первого счетчика адреса, установочному входу первого регистра иустановочному входу накапливающегосумматора, пятый выход блока синхронизации подключен к тактовым входамвторого регистра и умножителя, шестой выход блока синхронизации подклю.чен к тактовым входам первого регистра и накапливающего сумматора исчетному входу второго счетчика а.р,Р ОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ й АВТОРСИОМУ СВИДЕТ реса, информационныи выход которогоподключен к адресному входу блокапостоянной памяти, информационныйвыход которого подключен к второмувходу умножителя, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью упрощения фильтра, он содержит блок памяти адресов и регистр адреса, причеминформационный выход первого счетчика адреса подключен к адресномувходу блока памяти адресов, информационный выход которого подключенк информационному входу регистраадреса, информационный выход которого подключен к адресному входу блока памяти, информационный вход которого является информационным входомфильтра, а седьмой выход блока синхронизации подключен к тактовомувходу регистра адреса,2. Цифровой фильтр по п.1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что блоксинхронизации содержит три элемента, И-НЕ, дешифратор, счетчик и генератор тактовых к 4 пульсов, первый выходкоторого подключен к первым входампервого, второго и третьего элементов И-НЕ и счетному входу счетчика,информационный выход которого подключен к входу дешифратора, первый,второй и третий выходы которого подключены к вторым входам соответственно первого, второго и третьегоэлементов И-НЕ, выходы которых являются соответственно первым, третьими четверым выходами блока синхронизации, а второй, третий, четвертыйи пятый выходы генератора тактовыхимпульсов являются соответственнопятым, шестым, вторым и седьмым выходами блока синхронизации.1145346 На Чала рцщпщ Заказ 1173/36 Тираж 710 Подписное Фкпиад ПОП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная, 4 СТ 7): ст 7)+1ст 7) яи Прием РИЗ ст 7), (СТ 7)+1 ст 7) - явд(1) ОЬ(яыз+ябт-кРоИ, Ю 1ст 7):-сст 7)+1Сст 7) явиДачей РСЦст 7): ССТ 7)+1ССТ 7) ЯИ Дриею РУ 12Изобретение относится к вычислительной технике. и может быть использовано в системах цифровой обработки радиолокационных, сейсмических,гидроакустических и других сигналов, 5Известен цифровой нерекурсивныйФильтр, содержащий блоки памятивходных отсчетов, умножитель, накопительный сумматор 1 1Недостаток известного Фильтра 1 Ообусловлен низким быстродействиемв случае симметричных весовых коэффициентов.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяФильтр, содержащий блок памятивесовых коэффициентов, первый входкоторого является входам записикоэффициентов Фильтра, второй вход .ивыход соединены соответственно с первым бадресным счетчиком и входом первогорегистра, выход которого соединен спервым входом умножителя, соединенного своим выходом накопительногосумматора, выход которого соединен с 25цифроаналоговым преобразователем,два входа памяти входных отсчетов,первые входы которььх соединены свторым и третьим адресными счетчиками соответственно, при этом второй З.".вход и выход первого блока памятивходных отсчетов соединены с выходомвторого и первым входом третьего ре-гистров, выход третьего регистра соединен с входом второго регистра, авторой вход третьего регистра являет ся входом отсчетов входчого сигналаФильтра, четвертый и пятый регистръи оумматор, первый и второй входы которого соединены с выходами соогветственно третьего и четвертого регистров, а выход - с вторым входом умкожителя, при этом первый и второй входы пятого регистра соединены с входами соответственно второго и четвертого регистров, а второй вход и выход блока памяти входных отсчетовсоединены соответственно с выходомпятого и входом четвертого регистров,5 ОФормула свертки, реализуемая цифровым фильтром, имеет видйх ) иь=Огде Ъ - весовые коэффициенты, ах - отсчеты входного сигнала. Дляреализации этого алгоритма кеобхамо, очевидно, И+1 обращений к памяти входных отсчетов. Из формулы видно,что входные отсчеты при вычислениикаждого последующего выходного отсчета "сдвигаются" относительно весовыхкоэффициентов. В прототипе этот сдвигосуществляется за счет того, чтоотсчет, считанный в памяти по некоторому адресу, в следующем такте переписывается по адресу на единицубольше. Таким образом, на каждыйотсчет входного сигнала приходитсядва обращения к памяти входных отсчетов - одно чтение и одна запись,В связи с этим в прототипе для достижения максимальной производителЬности фильтра при заданных ограцичекия на входящие в него узлы применены два блока памяти входных отсчетов, что, во-первых, усложняетустройство управления и, во-вторых,требует дополнительных затрат обоРудования на реализацию обрамленияэтих двух блоков памяти, напримертребует применения двух регистров 1каждый из которых принимает данныес двух направлений, Вместе с тем,объем оборудования цифрового Фильтраможно уменью.",ть практически без снижения его быстродействия, если накаждый входной отсчет сигнал обращаться к памяти входных отсчетовтолько один Раз, т.е. только читатьвходные данные без последующей ихпдрл ю чт к" и,Цель изобретения - упрощение цифрового фильтра (уменьшение его аппаратурных затрат).Роставлекная цель достигается тем, что цифровой Фильтр, содержащий блок памяти информационный выход которого подключен к информационным входам первогои второго регистров, информационные выходы которых подключены соответственно к первому ивторому входам сумматора, выход которого подключен к первому входу умно- жителя, выход которого подключен к входу накапливающего сумматора, выход которого является информационным выходом Фильтра, блок синхронизации, первый, второй, третий и четвертыи выходы которого подключены соотвест-. венка к управляющему входу блока памяти, счетному входу первого счетчика адреса установочному входу первого регистра и установочному входу накапливающего сумматора, пятык выход блока синхронизации подключен114534 к тактовым входам второго регистраи умножителя, шестой выход блокасинхронизации подключен к тактовымвходам первого регистра и накапли- .ваюшего сумматора и счетному входувторого счетчика адреса, информационный выход которого подключен кадресному входу блока постояннойпамяти, информационный выход которого подключен к второму входу умножителя, содержит блок памяти адресов и регистр адреса. причем информационный выход первого счетчика адреса подключен к адресному входу блока памяти адресов, информационныйвыход которого подключен к информационному входу регистра адреса, информационный выход которого подключенк адресному входу блока памяти, информационный вход которого являетсяинформационным входом фильтра, а седьмой выход блока синхронизации подключен к тактовому входу регистраадреса.При этом блок синхронизации содержит три элемента И-НЕ, дешифратор, счетчик и генератор тактовыхимпульсов, первый выход которогоподключен к первым входам трех элементов И-НЕ и счетному входу счетчика, информационный выход, которого30подключен к входу дешифратора, первый, второй и третий выходы которо,.го подключены к вторым входам соответственно первого, второго итретьего элементов И-НЕ, выходы ко- З 5торых,являются соответственно первым, третьим и четвертым выходамиблока синхронизации, а второй, третий, четвертый.и пятый выходы генератора тактовых импульсов являются соответственно пятым, шестым, вторыми седьмым выходами блока синхронизации.На фиг. 1 показана блок-схемапредлагаемого цифрового фильтра; наФиг, 2 - то же, блока синхронизации;на фиг, 3 - временная диаграмма работы блока синхронизации; на фиг,4 -импульсная характеристика фильтра идиаграмма считывания данных из блока 50памяти входных отсчетов; на Фиг. 5 -организация данных в блоке памятиадресов; на фиг. 6 - граф-алгоритмработы блока синхронизации,Цифровой фильтр (фиг, 1) содержит блок 1 памяти (входных отсчетов),информационный вход 2 Фильтра, ре-.гистр 3 адреса, выход 4 блока 5 син 6 4хронизации, блок 6 памяти адресов,счетчик 7 адреса, информационныйвыход 8 и счетный вход 9, выход 1 Облока синхронизации, регистры 11 и12, сумматор 13, умножитель 14, блок15 памяти (весовых коэффициентов),счетчик 16 адреса, накапливающийсумматор 17, а также выходы 18-22блока синхронизации,Блок синхронизации (фиг, 2)содержит счетчик 23, выход 24 генератора 25 тактовых импульсов, дешифратор 26, выходы которого 261,26.2 н 26.3, элементы И-НЕ 27, 28 и29, выходы 30-33 генератора 25.Для иллюстрации работы устройства рассмотрим в качестве примерареализацию цифрового фильтра с импульсной характеристикой, представленной на фиг, 4, т.е, с общим числом Ы, равным 53 коэффициентам, Вслучае симметричной характеристикичисло нулевых коэффициентов составляет (Я)/2, а общее число ненулевых - (Н)/2+1, т.е. равно 27кпис учетом симметрии характеристикичисло ненулевых коэффициентов поодну сторону от оси ординат составит 13 плюс один центральный. Притаком числе ненулевых коэффициентовможно получить затухание в полосеподавления не хуже 80 дБ. На Фиг. 4,кроме импульсной характеристикифильтра, изображены также диаграммы,указывающие порядок, в котором необходимо считывать данные из блока 1памяти входных отсчетов при вычислении трех последовательных выходныхотсчетов.Согласно фиг, 4 из блока 1 памяти входных отсчетов в регистры 11и 12 принимаются входные отсчеты,умножаемые на симметричные ненулевые коэффициенты импульсной характеристики. Цифры под горизонтальными прямыми обозначают адреса ячеек блока 1 памяти входных отсчетов,из которых необходимо считывать данные; дугами со стрелками соединеныячейки, содержимое которых необходимо суммировать на сумматоре 13.Закон изменения адресов при чтении из блока 1 памяти входных отсчетов описывается следующей системойрекуррентных соотношений(о 1 ) = ( О )л И(2-Л воИ(Я 1),ю: 1 И 2-5 где ( 1; ) - содерлЬиое ячейки блока 6 памяти с адресом. (.=0,1М), Таким образом в блоке 6 памяти адресов последовательно записаны (И+1) последовательность адресов С ( с Оу 1 реьсМеРассиотрии вычисление .-го.результирующего отсчета фильтра, Каж-, дый цикл вычисления очередного отсче 5 та результата состоит из 17-ти тактов синхросерии (11) генератора 25 см. диаграмму на фиг. 2,3). На фиг.6, представлен граф-алгоритм работы блока 5. Номера оперативных вершин2 О совпадают с номерами тактов работы устройства. При изображении алгоритма приняты следующие обозначенияСТ 7 - счетчик адреса;НСз - регистр адреса 3;КС - регистр 1111 РНО 12 - регистр 12;МР 1 - входной каскад умножителя 14;зоИРО - выходной каскад уиножителяБМ - накопительный сумматор 17;ОЗУ - блок 1 памяти отсчетов(А) - содержимое узла А; (А):= 35 = (В- содержимому узла Л присвоитьзначение, равное содержимому узла В;(А)В - соцержимое узла Л переслатьв узел В.В первои такое счетчик 7 адреса по импульсу синхросерии 10 увеличивает свое состояние на единицу, из блока 6 памяти адресов по синхро 45 серии 4 (диаграима на фиг. 3) в регистр 3 адреса, принимается адрес (с,). Считанное по этому адресу из блока 1, памяти входных отсчетов число х по сигналу 19 блока 5 принимается в регистр 12. В этом же такте по синхросерии 10 счетчик адреса 7 изменяет свое состояние на единицу, а из блока 6 памяти адресов в регистр 3 по сигналу 4 принимается адрес (е). По сигналу 20 в такте 2 в регистр .11 принимается число х читанное из блока 1 памяти входных отсчетов. Значения входных отсчетов, хранимые на регистрах 11 и 12, суммируются в такте 2 сумматором 13 и по сигналу 19 вычисленная сумма принимается на второй вход уиножителя 14. По этому же сигналу на первый вход умножителя 14 принимается значение коэффициента Ь, считанного из памяти коэффициентов 15 по адресу, задаваемому адресныи счетчиком 16, на счетный вход которого подается синхросерчя 20 генератора 25 (диаграмма на фиг, 3), По следующему импульсу синхросерии 19 (в такте 3) сформированное произведение у =Ь (х,+х ) (диаграмма на фиг. 4) принимается в выходной каскад умножителя 14. В первой половине такта 3 по сигналу 22 обнуляется сумматор 17 и в такте 4 по импульсу синхросерии 20 произведение у записывается в сумматор 17, Одновременно в такте 2 (диаграмма на фиг, 6) счетчик 7 адреса увеличивает свое состояние на единицу, в регистр 3 адреса из блока 6 памяти адресов принимается адрес (с), по этому адресу из блока 1 памяти входных отсчетов в регистр 12 принимается число х 5, счетчик 7 вновь увеличивает не единицу свое состояние, а в регистр 3 принимается адрес (Ы-), по которому в такте 3 из блока 1 памяти входных отсчетов в регистр 11 принимается число х . Считанные в тактах 2 и 3 из блока 1 памяти входных отсчетов числа хи х в такте 3 складываются на сумматоре 13 и по импульсу синхросерии 19 принимаются на второй вход умножителя 14. По этому же сигналу на первый вход уиножптеля 14 из блока 15 памя 3 ти коэффициентов принимается значение коэффициента 1 . Произведениеу ".=Ь (х +х ) и такте 4 по импульсу синхросерии 19 принимается в выходной каскад уиножителя 14. В такте 5 по импульсу синхросерии 20 в сумматор 17 принимается сумма вновь сформированного произведения у" с ранее накопленным произведением у, Аналогичным образом устройство работает до такта 14. В такте 15, в отличие от предыдущих (диаграммы на фиг. 4, 6), на центральный коэффициент 1умножается не сумма двух входных отсчетов, а оцин отсчет хпо этой причине в такте 15 на установочный вход регистра 11 подаетсясигнал 21 обнуления блока 5. Таким образом, на второй вход умножителя 14 в такте 15 по импульсу синхросерии 19 принимается содержимое регистра 12, т,е. входной отсчет х . 526В такте 16 произведение Ь х им 2 б 2 б пульсом синхросерии 19 принимается в выходной каскад умножителя,В такте 17 результирующая сумма у, принимается в сумматор 17 и считывается из устройства, Таким обра-. зом, чтение из блока 1 памяти входных отсчетов происходит в течение первых 14 тактов, Запись очередного входного отсчета осуществляется в 15 такте 16 сигналом 18 блока 5, Адрес, по которому осуществляется эта запись, также считывается из блока 6 памяти адресов. При этом, учитывая; что счетчик 7 адреса работает в не прерывном режиме и последний адрес (Ын для чтения из блока 1 памяти входных отсчетов считывается в такте 14, после ячейки со словом (Ощ 2) в блоке 6 памяти адресов (фиг. 5) 25 лежат три ячейки, содержимое которых безразлично для работы устройства, а затем расположена ячейка с адресом (с;) для записи входного отсчета и еще три без различные ячейки, после которых начинается очередная последовательность адресов чтения из блока 1 памяти входных отсчетов в следующем цикле вычислений. Первый адрес ( Ы;)в этой последовательности совпадает с последним адресом, по которому осуществлялась запись, поскольку на коэффициент Ь, умножается сумма входногоотсчета, пришедшего последним повремени, с входным отсчетом, находящимся в блоке 1 памяти входных от,счетов наибольшее время (диаграммана фиг. 4). Счетчик 7 адреса имееткоэффициент пересчета, равный количеству слов в блоке 6 памяти адресов.Поэтому по достижении значения А(фиг, 5) он обнуляется (принимаетзначения А), при этом очереднаяпоследовательность адресов чтенияначинается с (с,). В то же времяпоследняя запись также осуществлялась по адресу (с), следовательно,закон изменения последовательностиадресов чтения и записи не нарушается,В такте 1 следующего цикла вычислений из блока 6 памяти адресов посинхросерии 4 в регистр адреса 3принимается ( е(,2), Считанное по этому адресу из блока 1 памяти входныхотсчетов число принимается в регистр12. В этом же такте в регистр 3 принимается адрес (с). Считанное поэтому адресу число принимается в регистр 1, а сумма содержимых регистров 11 и 12 в такте 2 принимаетсяна второй вход умножителя 14 и т.д.Таким образом, предложенное выполнекие цифрового фильтра упрощаетего конструкцию и снижает аппаратныезатраты, 1145346

Смотреть

Заявка

3667655, 25.11.1983

КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. 50-ЛЕТИЯ ВЕЛИКОЙ ОКТЯБРЬСКОЙ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ

ЗОРИН ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ, КАНЕВСКИЙ ЮРИЙ СТАНИСЛАВОВИЧ, КРАСНОЩЕКОВ ИВАН ПЕТРОВИЧ, САМОФАЛОВ КОНСТАНТИН ГРИГОРЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G06F 17/17, H03H 17/00

Метки: фильтр, цифровой

Опубликовано: 15.03.1985

Код ссылки

<a href="https://patents.su/10-1145346-cifrovojj-filtr.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Цифровой фильтр</a>

Похожие патенты