Цифровой интерполяционный фильтр

(57) И но-и нал увел Вой ии институт аратурыДэдышин. Р Устрехов емко ство блок ры и цион инфо о СССР О, 1982. о СССР 6, 1987, ОЛЯЦИОН к информацике и обработке ваться при увеа ии и овой нверсальный адержки с отда, выполнен- поминающего ГОСУДАРСТСВЕННЫИ КОМИТЕ 1ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕРПФИЛЬТР Изобретение от сяонно-измерительной нисигналов и может и золичении частоты дис р из ц ц фр последавател ьн ости.Известен цифровой трафильтр, содержащий линию зводами и преобразователь коный в виде постоянного заустройства (П ЗУ),Недостатком этого фильтра являются большие аппаратурные затраты, обусловленные необходимостью использования ПЗУ большого объема, равного 2 У двоичных чисел, где М - число отводов линии задержки; гп - разрядность входных чисел. Например, при реализации фильтра с 96 отводами и 16-раз рядн ы ми входными данными требуемый обьем ПЗУ составит 21552 двоичных чисел, что практически нереализуемо. зобретение относится к информационмерительной технике, и обработке сигв и может использоваться при ичении частоты дискретизации цифропоследовательности, Изобретение пояет уменьшить аппаратурные затраты еализацию фильтра за счет снижения сти блока постоянной памяти, Устрой- содержит регистры, блок коммутации. постоянной памяти, сумматор, триггерограммно-временной блок. информаный, тактовый входы, вход "Пуск" и рмационные выходы. 9 ил. Наиболее близким к предлагаемому является цифровой нерекурсивный фильтр.содержащий группу из 1 ч последовательно соединенных регистров сдвига, блок постоянной памяти, три регистра, сумматор. программноо-времен ной блок, форм ировател ь поправки, блок коммутации, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.Алгоритм работы фильтра основан на Э преобразовании уравнения свертки для вы- СО числения выходного сигнала цифрового не рекурсивного фильтра таким образом, что Ос, для заданных коэффициентов фильтра вы- с р ходное значение можно вычислить с помощью лишь операций сложения и сдвига Это достигвется путем введения функции разрядов отсчетов входной последовательности с ч двоичными аргументами (й - длина импульсного отклика фильтра) и выполнения сложения сдвинутых значений этой функции, Функция характеризуется ко 1728962 20, 1 А оста вительехред М.Моргентал Редактор О.Юрковецкая Т Корректор С.Шивк роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина аказ 1414 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/55 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нечным числом возможных значений, которые хранятся в ПЗУ.Недостатком этого фильтра являются большие аппаратурные затраты, которые обусловлены большим объемом требуемого ПЗУ, когда импульсный отклик фильтра имеет значительную длину.Цель изобретения - уменьшение аппаратурных затрат на реализацию фильтра.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой интерполяционный фильтр, содержащий группу регистров, выходы разрядов каждого предыдущего регистра группы соединены с одноименными информационными входами разрядов каждого последующего регистра группы, программно-временной блок, первые, второй третий и четвертые выходы которого соединены соответственно с одноименными адресными входами блока коммутации, тактовыми входами первого, второго регистров и одноименными управляющими входами третьего регистра, выходы блока коммутации соединены с одноименными информационными входами первого регистра, блок постоянной памяти, выходы которого соединены с одноименными информационными входами второго регистра, выходы которого соединены с одноименными первыми входами суммы сумматора, выходы разрядов суммы которого соединены с одноименными информационными входами разрядов третьего регистра, выходы разрядов которого являются информационными выходами фильтра, введены четвертый и пятый регистры, триггеры и шина нулевого потенциала, информационные входы разрядов первого регистра группы являются информационными входами, фильтра, выход младшего разряда и последовательный информационный вход каждого регистра группы объединены соответственно и подключены к соответствующим информационным входам блока коммутации, тактовый вход программно- временного блока объединен с тактовыми входами регистров группы, третьего, четвертого и пятого регистров и является тактовым входом фильтра, вход "Пуск" программно-времен ноге блока является входом "Пуск" фильтра пятые. шестые, седьмой, восьмые, девятый и десятый выходы программно-временного блока соединены соответственно с одноименными управляющими входами регистров группы, одноименными первыми входами блока постоянной памяти,установочным входом второгорегистра,одноименными управляющими входами четвертого реестра, тактовыми входами первого, второготриггеров и установочными входами первого, второго триггеров, третьего, четвертого и пятого регистров, выходы первого регистра соединены с одноименными вторыми входами блока постоянной памяти, вторые входы суммы сумматора подключены к выходам одноименных разрядов третьего регистра, выход младшего разряда которого соединен с последовательным информационным входом четвертого регистра, выходы которого являются информационными выходами фильтра, информационный вход и выход первого триггера подключены соответственно к выходу старшего разряда суммы сумматора и последовательному информационному входу третьего регистра, выходы разрядов переноса сумматора соединены с одноименными информационными входами разрядов пятого регистра, кроме информационного входа младшего рахряда, информационный входмладшего разряда пятого регистра подключен к шине нулевого потенциала, информационный вход и выход второго триггера псдключены соответственно к выходу старшего разряда переноса сумматора и последовательному информационному входу пятого регистра, выходы которого соединены с одноименными входами переноса сумматора, управляющие входы пятого регистра подключены к одноименным четвертым выходам программно-временного блока, одиннадцатый выход которого является управляющим выходом фильтра,На фиг, 1 приведена функциональная схема цифрового интерполяционного фильтра; на фиг. 2 - функциональная схема блока коммутации; на фиг,3 - функциональная схема сумматора; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу фильтра, на фиг.5 - функциональная схема программно-временного блока; на фиг. 6-8 - временные диаграммы работы программно-временного блока; на фиг. 9 - функциональная схема элемента задержки на и тактов.Фильтр содержит (фиг, 1) группу регистров 10,12 з, блок 2 коммутации, первый ре-, гистр 3, блок 4 постоянной памяти, второй регистр 5, сумматор 6, первый триггер 7, третий и четвертый регистры 8 и 9, второй триггер 10, пятый регистр 11, программно- временный блок 12, информационный вход 13, тактовый вход 14, вход 15 "Пуск" и информационные выходы 16,Блок 2 коммутации содержит (фиг, 2) мультиплексоры 17 о,17. входы 18 данных и выходы 19 данных.Сумматор 6 содержит (фиг. 3) полные одноразрядные сумма торы 60616,Программно-временной блок 12 содержит(фиг. 5) счетчик 20, триггеры 21-23, мультиплексор 24, элемент И 25, триггеры 26-28,элемент ИЛИ 29, триггеры 30-32, элемент И33, элемент ИЛИ 34, элемент 35 задержкина три такта, элементы И 36 и 37, элемент38 задержки на два такта, элемент 39 задержки на четыре такта, триггер 40, элементИЛИ 41, элементы И 42 и 43, счетчик 44,элемент И 45, элементы Н Е 46 и 47, элемент48 задержки на два такта, триггер 49 и элементы ИЛИ 50 и 51.Элементы 35, 38, 39 и 48 задержки на итактов содержит (фиг, 9) триггеры 521,52 п,Идеальная процедура интерполяциипри увеличении частоты дискретизации враз предполагает формирование последовательности 1 Г(п), включающей (:1 отсчет снулевой амплитудой в интервалах междузначениями исходной последовательностих(п). Затем последовательсность ч(п) пропускает через идеальный фильтр нижних частот с характеристикой. равнойв полосечастот(РРл /Т и равной нулю в полосечастотл /Т(ю л/Т,гдеТ =Т/ - новый периоддискретизации.Поскольку создать идеальный фильтрнижних частот практически невозможно, тоиспользуются цифровые фильтры, аппроксимирующие идеальную характеристику,Для большинства случаев (например, в звуковой технике) приемлимыми являются значения отклонения характеристики порядка+ 70 дБ в полосе задерживания и -0,3 дБв полосе пропускания, Этим условиям дляслучая= 4 удовлетворяет фильтр с конечной импульсной характеристикой длины,равной 96, и с линейной фазой,Расчетные значения коэффициентов такого фильтра приведены в таблице,Учитывая то обстоятельство, что только1/4 часть входных отсчетов является нулевой, можно по 24 входным отсчетам х(п),х(п), х(п) получить четы ре последовательных значениях выходных отсчетов уо(п)у 1(п), уг(п), уз(п),Учет симметрии коэффициентов и = Меч= 0,1 47 позволяет уменьшить объемПЗУ, необходимый для хранения значенийчастичных сумм произведений с участиемэтих коэффициентов.Выходные отсчеты цифрового интерполяционного фильтра вычисляются согласноследующим выражениям;пт1Уо(ОР =27.И,х(о) (Р,х(Л)т ЬР кГО)+И 1 г,х(о-б)фг-ОЬ 37 ХГЛВ)Игтгтх(о) г + т Ь 4(Х(О) +И,Х(П)+Ь Ха 3) т Ьц Х(О) + И х(ОР+ Г 7 г,рх(л)3+тЬ Х(О)ИХ(П 21) И, РГ(О) +7 7 К(П) +т Ьэьх(а)"+Ь,х(а+Ь, х (гР) фгИ,Х(П) И 33 Х(П)73(1-16) +39 к(а 1" ) + Ьгт 3 х ( РР -15))(гг)где х(к) - )-й разряд входного отсчета х(к);п 1 - количество разрядов входных отсче 40 тов (гп = 16).Согласно формулам (1)-(4) вычислениезначений выходных отсчетов производитсяпутем накопления взвешенных сумм произведений )-х разрядов входных отсчетов на45 соответствующие значения 24 коэффициентов фильтра, )-ты разряды принимают значения нуля или единицы. При этом суммы из24 произведений разбиваются на четыресуммы по б произведений каждая. В форму 50 лах (1)-(4) суммы из 6 произведений заключены в квадратные скобки, Их возможныезначения хранятся.в ПЗУ,Число возможных значений суммы бпроизведений равно 2 = 64. Общее числое55 различных сумм 6 произведений, необходимых для получения всех четырех выходныхосчетов, равно 8. Заметим, что за счет сиГметрии коэффициентов фильтра для получГния уг(п) и уз(п) нужны те же частичнысуммы, что и для получения соответственну 1(п) и уг(п), Таким образом, в ПЗУ необходмо хранить 8 таблиц по 64 значения в каждой, т.е, всего 8 64 = 512 значений,Максимальные значения, которые хранятся в ПЗУ, определяются максимальным значением суммы коэффициентов фильтра, входящих в частичные произведения. Для уменьшения разрядности ПЗУ слагаемые группируются в частичные суммы таким образом (исходя из конкретных значений коэффициентов), чтобы максимальные значения всех частичных сумм были приблизительно равны. Предпосылкой возможности уменьшения разрядности является то, что, как правило, коэффициенты имеют большие значения для начальных индексов и быстро уменьшаются с увеличением индекса коэффициента. Соотношение между значениями начального и последнего коэффициентов может составлять 10 . Поэтому возможно добиться существенной экономии объема ПЗУ, а также уменьшить разрядность накапливающего сумматора, Необходимые перекоммутации можно осуществить перед подачей разрядов входных отсчетов на ПЗУ.Выражения (1)-(4) записаны с учетом перегруппировки слагаемых, Максимальное значение (по абсолютной величине) каждой14 частичной суммы не превышает 2 . С учетом знакового разряда разрядность ПЗУ равна 15,После накопления слагаемого выходного отсчета, которое формируется младшими разрядами )=0) всех входных данных (в приведенных формулах эти слагаемые заключены в фигурные скобки, младший (нулевой) разряд накопленной суммы больше не будет принимать участие в процессе накопления и может храниться отдельно. Точно так же после накопления слагаемого выходного отсчета, сформированного первыми разрядами 0=1) всех входных данных, первый разряд накопленной суммы не будет принимать участие в процессе накопления и может храниться отдельно и т.д. При аппаратурной реализации накапливающего сумматора это позволяет избежать увеличения разрядной сетки сумматора с увеличением количества слагаемых. Разрядная сетка определяется максимальным значением, которое может быть получено при сложении четырех частичных сумм. Для рассматриваемого случая это значение равно 2, а с учетом знакового16разряда необходимо 17 разрядов.Фильтр работает следующим образом.Значения входных отсчетов, поступающие на вход 13 устройства, последовательно записываются в группу регистров 1 о 12 з. При этом на п-м шаге записи в первом регистре 1 о будет записано значение отсчета х(п), во втором регистре 11 - значение отсчета х(п), в третьем регис; ре 12 - значениеотсчета х(п) и т,д., в двадцать четвертомрегистре 12 з - значение отсчета х(п). Запись происходит после установления в середине нулевого периода на входахуправления сдвигом влево 15.5 = Ор. и сдвигом вправо 15.5 = 1 р, сигналов единичногоуровня по приходу фронта тактового сигнала Р с входа 14. В середине первого периодатактовой частоты на выходах 15.5 - Ор. и15.5 - 1 р. блока 12 устанавливаются нулевые сигналы, которые переводят регистры1 о 12 з в режиме хранения данных. В первом периоде тактовой частоты значениямладших (нулевых) разрядов х(п-) входныхданных х(п), х(п),. , х(п) с выходов младших разрядов 00 регистров 1 о,12 з поступают на вход данных блока 2 коммутации, Вблоке 2 коммутации производится коммутация определенных шести из 24 входов нешесть выходов по управлящим сигналам,поступающим с выходов 15.1 блока 12.Коммутация производится в соответствии с индексамидля х(п-) в выражениях25 (1 Я 4). В первом такте коммутируются входы, номер которых соответствует значениюв х(п) для первых шести составляющих ввыражении (1). В следующем такте - длявторых шести составляющих, затем для30 третьих шести составляющих и, наконец,для четвертых шести составляющих. Затемвсе циклически повторяется, Напримерфиг. 2), в первом такте на выходы 19,0,19,5будут коммутироваться входы 18.0, 18.2,18.4, 18.6, 18.8 и 18.11 соответственно, вовтором такте - входы 18,1, 18,3, 18.5, 18,7,18.9, 18.10 и т,д,С выходов блока 2 коммутации сигналыпоступают по шестиразрядной шине на вхо 40 ды регистра 3 и в начале второго периодатактовой частоты заносятся в этот регистрпо управляющему сигналу входа 15,2, В этоже время значения нулевых разрядов х(п-)входных данных, поступающие на входы45 блока 2, коммутируются в соответствии сописанной процедурой.В начале третьего периода тактовой частоты значения этих сигналов записываются в регистр 3,50 Во втором периоде тактовой частотыданные, записанные в регистр 3 в его начале, по шестиразрядной шине поступают навходы младших разрядов адреса блока 4, Навходах 15,6 старших трех разрядов блока 455 устанавливается код номера таблицы, Номер таблицы соответствует индексу ф =- 07)для Ь в первом слагаемом каждой частичнойсуммы в (1)-(4), При вычислении у 0(п) номератаблиц будут в соответствии с (1) чередоваться следующим образом:= О, 4, 3, 7, Каждая таблица содержит все возможные1728962 10предыдущем такте; запись в регистры 8 и 11 и триггеры 7 и 10 значений слова суммы и слова переноса, сформировавшихся в предыдущем такте на выходах сумматора 6 по управляющим сигналам с входов 15,4 и 15,9. выборка одного из 64, наперед вычисленного из хранящегося в таблице= О, значенияпервой частичной суммы. В начале третьегопериода тактовой частоты значение частичной суммы записывается по управляющемусигналу в регистр 5 и с его выхода поступаетна первые входы в сумматор 6; на входы,которого поступают данные с выходов регистра 8; а на входы переноса - : данные свыходов регистра 11, Сумматор 6 представ-,:ляет собой набор полных одноразрядных.сумматоров (фиг. 3), Значений разрядов пе.реносов, сформированные в определенномтакте работы, подаются в следующем такте.,:;.:через регистр 11:,и триггер 10 на входы пе-,;реносов со сдвигом на один разряд.з сторону старших разрядов, При этом,на нулевой,.вход переноса постоянно подается;:.нудевое .значение (младший вход регистра.М соеди- .нен с шиной нулевого потенциала).Так как отрицательные значения представляются в устройстве в дополнительномкоде, то необходимо продублировать знако-вый разряд, поступающий на вход В.1 а сум-,матора 6 в старших разрядах:815 и В 16первого входа этого сумматора. -А.так как.результат суммирования предусматривает-,ся в процессе вычисления сдвигать в стора-,ну младших разрядов, то необходимо.йосдвиге значение вводимого старшего разря-,да сохранять равным значению старшегоразряда. Это обеспечивается йутем хранения старших. разрядов слова суммы и славапереноса в триггерах 7 и 10 соответственно.При сдвиге младшие разряды слова суммызаписываются в регистр 9.В начале третьего периода тактовой частоты значения нулевых разрядов х(п-)входных данных с выходов младших разрядов Оо регистров 1 о,12 з поступают на входданных блока 2, где производится соответствующая коммутация.В начале четвертого периода тактовойчастоты производится только обнуление содержимого регистров 8,.9 и 11 и триггеров 7и 10 по управляющему сигналу с входа15.10,В начале пятого периода тактовой частоты производятся следующие операции:коммутация нулевых разрядов х(п-) входных данных в блоке 2 коммутации; запись врегистр 3 данных с выхода блока 2 коммутации, сформированных в предыдущем такте;запись в регистр 5 значения частичной суммы, сформированного на выходах блока 4 в 64 комбинации сумм шести коэффициентов фильтра п 1 в соответствующей частичной сумме. По значению, поступающему на вход младших разрядов адреса блока 4 во втором периоде тактовой частоты, производится В середине пятого периода тактовой частоты на выходе 15.5 - . 1 р. блока 12 устанавливается единичный сигнал, которыйпереводит регистры 1 о" 12 з в режим сдвигаразрядов данных влево (в сторону младшихразрядов). Сдвиг производится по приходуфронта импульсов тактовой частоты Е, Всередине следующего периода на выходе15.5-1 р. устанавливается нулевой сигнал,переводящий регистры 1 с,12 в режим хранения данных, Так как в регистрах 1 о 12 звыходы младших разрядов Оо соединены свходами данных при сдвиге влево 01, то этот20 сдвиг будет циклическим.В начале шестого периода тактовой частоты происходит сдвиг разрядов данных врегистрах 1 о" 12 з, и значения первых разрядов х(п-) входных данных с выходов младших разрядов Оо входных регистровпоступают на входы данных блока 2 коммутации. Кроме того, выполняются все те операции, которые производились в пятомпериоде тактовой частоты, В результате врегистрах 8 и 11 и триггерах 7 и 10 запишутся значения слова суммы и слова переносадля суммы значений первой и второй частичных сумм в соответствии с (1),Действия в седьмом и восьмом периодах тактовой частоты полностью повторяютдействия в пятом периоде. В результате врегистрах 8 и 11 и триггерах 7 и 10 записываются значения для суммы значений всехчетырех частичных сумм в соответствии с (1),В девятом периоде тактовой частотыпроисходит лишь сдвиг данных в регистрах. 8, 9 и 11 по управляющим сигналам с входов15,4 и 15.8. После этого на второй вход сумматора 6 поступает сдвинутая на один разряд в сторону младших разрядовнакопленная сумма с выхода регистра 8, Напервый вход сумматора 6 поступает значение частичной суммы, выбранное иэ блока 4по коду первых разрядов входных данных(т,е, сдвинутых относительно предыдущих,нулевых, разрядов на один разряд), а навход переноса - сдвинутое на один разрядслово с выходов регистра 11.Затем в каждых следующих пяти пери- .одах тактовой частоты полностью повторяется процедура, описанная в пятом -девятом периодах. Так будет продолжатьсядо тех пор, пока в сумматоре 6 и регистрах8, 9 и 11 не накопятся значения частичныхсумм от всех 16 разрядов входных данных,При этом в начале 81-го периода тактовойчастоты происходит очередной сдвиг разрядов данных в регистрах 1012 з, на выходахкоторых опять устанавливаются значениянулевых разрядов х(пЧ) входных данных,которые будут использоваться при вычислении второго выходного отсчета у (п). Операции в 81-м и 82-м периодах полностьюповторяются операции в 6-м и 7-м перирдахтактовой частоты.В 83-м периоде тактовой частоты производится только запись в регистры 8 и 11 итриггеры 7 и 10 значений суммы со словапереноса, сформировавшихся в предыдущем такте, т.е, слова суммы со слова. переноса результирующего значения уо(п), атакже обнуление регистра 5 управляющимсигналом с входа 15.7.В следующих 16 тактах (84-89) вы пол няется операция сложения слова суммы и слова переноса, При этом на первый входсумматора 6 поступает нулевое значение срегистра 5, на второй вход - данные с выхода регистра 8 (слово суммы), а на вход переноса - данные.с выхода регистра 11. (словопереноса). На каждом такте в сумматоре 6производятся сложение слова суммы со словом переноса и запись результатов в регистры 8 и 11 и триггеры 7 и 10 поуправляющим сигналам с входов 15.4 и 15.9,Так как разряды выходного слова переносас регистра 11 поступают на входы словапереноса сумматора 6 со сдвигом на одинразряд с сторону старших разрядов, то через 16 тактов в 99-м такте в регистре 11будет храниться нулевое значение, а в регистре 8 - старшие разряды выходного результата уо(п), в регистре 9 - младшие разрядывыходного результата уо(п), В середине 99 го такта на управляющем выходе 15,11 формируется импульс, по фронту которогопроизводится перезапись во внешнее устройство значения уо(п) с выхода 16,В начале 100-го такта производятся запись в регистр 3 значения с выхода блока 2коммутации, в котором с 82-го такта постоянно сохранялось значение комбинации нулевых разрядов для выборки значениявторой частичной суммы для у (п), запись врегистр 5 значения первой частичной суммыс выхода блока 4. В середине 100-го тактапроизводится обнуление регистров 8, 9 и 11и триггеров 7 и 10.Работа устройства в тактах с 101-го по196-й полностью повторяет работу устройства 4-99-м тактах. Разница состоит лишь вином формировании номеров таблиц на уп. равляющих выходах 15.6 в соответствии синдексом(при Ь в первом слагаемом каждой частичной суммы) в (2) для вычисленияу (п), 1728962 30 начала работы единичным уровнем сигнала 5 10 15 20 25 35 40 45 50 55 12В середнине 196-го периода тактовой частоты на управляющем выходе 15,11 фор-мируется импульс, по фронту которого производится перезапись во внешнее устройство значения у 1(п) с выходов.16, Аналогично вычисляется значение у 2(п) а 197- 293-м тактах и значение уз(п) в 294-390-м тактах. При этом в начале 372-го периода тактовой частоты вместо сдвига разрядов данных в регистрах 10,12 з производится запись нового входного отсчета в регистр 10 и перезапись данных в остальных регистрах 11.12 з путем формирования дополнительного единичного сигнала на управляющем выходе 15.5 - Ор, аналогично первому периоду тактовой частоты. В остальном при вычислении последующих выходных значений уо(п+1), у 1(п+1), у 2(п+1), уз(п+1), у(п+2), работа устройства полностью повторяет описанную.Блок 12 работает следующим образом (фиг. 1, 4-9),Управляющие сигналы, формируемые на выходах блока 12, периодически повторяются при вычислении каждого выходного значения, Исключение составляет управляющий сигнал с выхода 15.5 - Ор, который формируется в четыре раза реже.Начальные установки производятся до"Пуск". При этом производятся запись в счетчик 20 двоичного значения 1111 (путем подачи единичных значений на входы данных и тактовый вход счетчика 20) установление единичных значений в триггерах 22 и 23, а также обнуление через элемент ИЛИ 29 триггеров 30-32, а через элемент ИЛИ 41 - триггера 40 и второго счетчика 44, На выходе переполнения счетчика 20 установится активный единичный уровень. Единичные сигналы, поступающие на входы элемента И 25, устанавливают на его выходе, который является выходом 15.5 - Ор., единичный уровень.Единичный уровень с инверсного выхода триггера 40 разрешает прохождение через элемент И 43 импульсов тактовой частоты Р, Инвертированные на элементе НЕ 46 импульсы тактовой частоты Р поступают на тактовый вход триггера 30.С приходоМ нулевого значения сигнала "Пуск" на входах обнуления триггеров 30-32 устанавливается нулевой уровень и импульсами инвертированной тактовой частоты производится счет в счетчике, выполненном на триггерах 30-32 (счет производится по фронту тактовых сигналов), фиг. 6, Через четыре периодатактовой частоты на прямых выходах триггеров 30 и 31 и инверсном выходе триггера 32 установятся единичные значения, по которым на выходе элемента И33 установится единичное значение, которое через элемент ИЛИ 29 производит обнуление триггеров 30-32, Затем весь процесс повторяется, Сигнал на инверсном выходе 15.5-1 р, триггера 32 является выходным управляющим сигналом,После установления на прямом выходе триггера 32 единичного значения (в середине 1-го периода тактовой частоты), которое поступает на вход счета счетчика 20, на выходе переноса счетчика 20 установится нулевое значение и, затем, на выходе элемента И 25 устанавливается нулевое значение. Нулевое значение с выхода переноса с задержкой на пол периода тактовой частоты записывается в триггер 21 и с его инверсного выхода поступает на счетчик, выполненный на триггерах 22 и 23. При этом на прямых выходах триггеров 22 и 23 установится двоичное значение 00, а на инверсных - значение 11, При вычислениях каждого выходного значения у(п) на выходе переполнения счетчика 20 формируется сигнал переполнения Р, который через триггер 21 с задержкой на полпериода тактовой частоты поступает на вход триггера 22 и увеличивает значение счетчика на триггерах 22 и 23 на единицу. При вычислении первого выходного значения на выходах счетчика устанавливается двоичное значение 00, второго - 01, третьего - 10, четвертого - 11, пятого - 00 и т,д. Сигналы переполнения, сформированные при вычислении четвертого, восьмого и т,д, значений, поступают через элемент И 25 на выход 15,5 - Ор.Сигнал переполнения с выхода счетчика 20 также поступает через элемент 38 задержки на два такта на тактовый вход триггера 40. Содеркимое триггера 40 (нулевое значение на прямом выходе) при этом изменяется на противоположное (единичное), на инверсном выхода устанавливается нулевое значение, которое запрещает прохождение импульсов тактовой частоты Г через элемент И 43, Единичное значение с прямого выхода триггера 40 разрешает прохождение импульсов тактовой частоты через элемент 42, Импульсы тактовой частоты с выхода элемента поступают на вход счета счетчика 44, на выходе переноса которого через 15 периодов тактовой частоты устано. вится активное единичное значение, После задержки на элементе 48 задержки на два такта этим единичным сигналом через элемент ИЛИ 41 производится обнуление триггера 40 и счетчика 44, При этом опять разрешается прохождение импульсов тактовой частоты Р через элемент И 43.Сигнал с выхода 15,11 элемента 48 задержки на два такта является управляющим 5 10 15 20 25 30 35 40 15 50 55 сигналом. Этот сигнал, задержанный на один период тактовой частоты на триггере 49, поступает на первый вход элемента ИЛИ 51, на второй вход которого поступает задерканный на 4 такта на элементе 39 сигнал "Пуск". Выход элемента ИЛИ 51 является управляющим выходом 15.10,Прямой выход триггера 40 является управляющим выходом 15.7.Управляющие сигналы на выходах 15,2, 15,3, 15.4 и 15,8 формируются следующим образом.Сигнал "Пуск" и сигнал с прямого выхода триггера 32 поступают через элемент ИЛИ 34 на вход данных элемента 35 задержки на три такта, На тактовый вход этой схемы поступают импульсы тактовой частоты с элемента НЕ 46, Задержанный на три периода тактовой частоты сигнал с прямого выхода элемента 35 поступает на выход 15,4 младшего разряда управляющего сигнала. На выход старшего разряда этого сигнала постоянно поступает значение логической единицы,Задержанный на три периода тактовой частоты сигнал с инверсного выхода элемента 15 поступает на 15.8 выход старшего разряда управляющего сигнала. На выход младшего разряда этого сигнала постоянно поступает значение логического нуля.Импульсы тактовой частоты Е через элемент И 36, управляемый с инверсного выхода элемента 35 задержки на три такта, поступают на выходы 15.2 и 15.3.После установления на инверсном выходе триггера 40 нулевого значения прекращается поступление через элемент И 43 импульсов тактовой частоты, При этом прекращаетсяя формирование сигналов на выходах 15,2, 5,3, 15.4 и 15,8, Формирование этих сигналов возобновляется после установления на инверсном выходе триггера 40 единичного значения,Управляющий сигнал на выходе 15.9 формируется следующим образом.Единичный сигнал с прямого выхода триггера 40 разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент И 45 на второй вход элемента ИЛИ 50. На первый вход элемента ИЛИ 50 поступает управляющий сигнал с выхода 15,2, На выходе 15,9 элемен.,а ИЛИ 50 получаем управляющий сигнал.Управляющий сигнал на выходе 15.1 формируется следующим образом.На входы обнуления триггеров 26-28 в начале первого периода тактовой частоты поступает сигнал с выхода элемента И 37, который устанавливает на выходах этих триггеров нулевое значение. Импульсами тактовой частоты, поступающими с выхода15.2 на тактовый вход триггера 26, на выходах 15.1 триггеров 26 и 27, представляющих собой счетчик импульсов по модулю 4, формируются соответственно младший и старший разряды управляющего сигнала,Управляющий сигнал на выходе 15,6 формируется следующим образом,На первые и вторые входы мультиплексора 24 поступают сигналы соответственно с прямых и инверсных выходов счетчика, выполненного на триггерах 22 и 23, Управление мультиплексором 24 осуществляется с выхода триггера 28, на тактовый вход которого поступают сигналы с прямого выхода триггера 26, Выходы мультиплексора являются выходами 15,6 двух младших разрядов вуправляющего сигнала. Инверсный выход триггера 26 является выходом 15.7 старшего разряда управляющего сигнала,Элемент задержки на и тактов работает следующим образом (фиг, 9).Данные, поступающие на вход триггера 521, записываются по приходу фронта первого тактового сигнала на триггер 521 По приходу фронта второго тактового сигнала дан н ые пере за и и сы ва ются (с задержкой на один такт) в триггер 522 и т,д,В известных решениях для реализации фильтра требуются большие аппаратурные затраты. Это затрудняет реализацию фильтра в виде интегральной схемы, В предлагаемом решении аппаратурные затраты на реализацию блока постоянной памяти уменьшены в 2 раза за счет учета при вычислениях симметрии коэффициентов импульсного отклика фильтра. Кроме того, с учетом широкого разброса значений коэффициентов конкретного импульсного отклика достигается дальнейшая экономия аппаратурных затрат на реализацию ПЗУ и уменьшение разрядности накапливающего сумматора.Фильтр может использоваться для увеличения в 4 раза частоты дискретизации цифрового сигнала звукового диапазона в системах проигрывания компакт-дисков, цифровых магнитофонах и т,п,Формула изобретения Цифровой интерполяционный фильтр, содержащий группу регистров, выходы разрядов каждого прЕдьдущего регистра группы соединены с одноименными информационными входами разрядов каждого последующего регистра группы, программно-временной блок, первые, второй, третий и четвертые выходы которого соединены соответственно с одноименными адресными входами блока коммутации, тактовыми входами первого, второго регистров и одноименными управляющими входами третьего регистра,выходы блока коммутации соединены с одноименными информационными входами первого регистра, блок постоянной памяти, выходы которого соединены с одноименными информационными входами второго регистра, выходы которого соединены с одноименными первыми входами суммы сумматора, выходы разрядов суммы которого соединены с оноименными информационными входами разрядов третьего регистра, выходы разрядов которого являются информационными выходами фильтра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения аппаратурных затрат на реали.зацию фильтра, в него введены четвертый, пятый регистры, триггеры и шина нулевого потенциала, информационные входы разрядов первого регистра группы являются информационными входами фильтра, выход младшего разряда и последовательный информационный вход каждого регистра группы объединены соответственно и подкл очены к соответствующим информационным входам блока коммутации, тактовый вход программно-временного блока объединен с тактовыми входами регистров группы, третьего, четвертого и пятого регистров и является тактовым входом фильтра, 30вход "Пуск" программно-временного блока является входом "Пуск" фильтра, пятые, шестые, седьмой, восьмые, девятый и десятый выходы программно-временного блока соединены соответственно с одноименными управляющими входами регистров группы, 35 одноименными первыми входами блока постоянной памяти, установочным входом второго регистра, одноименными управляющими входами четвертого регистра, тактовыми входами первого, второго триггеров и установочными входами первого, второго триггеров, третьего, четвертого и пятого регистров, выходы первого регистра соединены с одноименными вторыми входами блока постоянной памяти, вторые входы суммы 45сумматора подключены к выходам одноименных разрядов третьего регистра, выход младшего разряда которого соединен с информационным входом четвертого регистра, выходы которого являются 50 информационными выходами фильтра, информационный вход и выход первого триггера подключены соответственно к выходу старшего разряда суммы сумматора и по- .следовательномуу информационному входу 55 третьего регистра, выходы разрядов переноса сумматора соединены с одноименными информационными входами разрядов) пятого регистра, кроме информационного входа младшего разряда, информационныйвход младшего разряда пятого регистра17 1728962 18 подключен к шине нулевого потенциала, ин- - формационный вход и выход второго триггера подключены соответственно к выходу старшего разряда переноса сумматора и последовательному информационному входу пятого регистра, выходы которого соединеПромасштабированное зна- чение Расчетное значеНомер отсчета импульснойхарактеристики ние 0 2331915 0.2164970 0.15840670.2621000 Е"021.1686015 Е"02 -3.5644434 Е"5.1113456 Е-3.8695052 Е"02 -1.1403863 Е 1.5008365 Е"02 2,0/09909 Е"02 н и е. Количество отсчетов импульсной характеристики Фильтра 96; максимальная ошибка в полосе задерживания+70 дБ; максимальная ошибка в полосепропускания +0,3 дь; козФФициент мас"штабирования, при котором характеристи"ка не отклоняется от заданных пределов П ри меч а 64535 0 2 3 5 6 7 8 9 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 зо З 1 З 2 33 34 35 36 37 30 39 40 41 42 43 44 45 46 47 2.5900630 Е1.0971547 Е"02ны с одноименными входами переноса сумматора, управляющие входы пятого регистра подключены к одноименным четвертым выходам программно-временног блока, одиннадцатый выход которого явля ется управляющим выходом фильтра,1561014188103065414765