Цифровой фильтр с линейной дельта-модуляцией

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17/06, Н 03 М САНИЕ ИЗОБРЕТЕН СК БИДЕТЕЛ ЬСТВУ К-27,льство СССР17/06, 1987. НЕЙНО Цифровой фи образом,В фильтре ос входного сигнала мате ЛДМ. Выход в формате импул (ИКМ) описываетс следующим тр рабо я фильтрац нного в фо кого фильт й модуляц ем; ществляетс представл ой сигнал т ьсно-кодов я выражени ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к вычислите ной технике. Его использование для циф Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для цифровой фильтрации случайных процессов, представленных в формате линейной дельта-модуляции (ЛДМ).Цель изобретения - упрощение фильтра и расширение области его применения за счет использования импульсной характеристики произвольного Вида,На чертеже приведена функциональная схема предложенного фильтра.Цифровой фильтр содержит вычислительные блоки 1, первый и второй накапливающие сумматоры 2, 3 и источник 4 постоянного кода, На чертеже обозначены информационный вход 5, тактовый вход 6, вход 7 обнуления, первые и вторые входы 9 задания коэффициентов импульсной х рактеристики. Каждый вычислительн блок 1 содержит первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, 11, сумматор 12 и первый и второй буферные регистры 13, 14. вой фильтрации случайных процессов, представленных в формате линейной дельта-модуляции, позволяет упростить фильтр и расширить область его применения за счет использования импульсной характеристики произвольного вида. Цифровой фильтр содержит вычислительные блоки 1, накапливающие сумматоры 2, 3 и источник 4 постоянного кода, причем в вычислительный блок 1 входят элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, 11 и буферные регистры 13, 14, Положительный эффект достигается благодаря введению сумматора 12 и соответствующим соединением блоков, 1 ил,и 3 М - 1 (х) ( )ул = У е- , ег, 1)(=11=1 г=Огде (еР) при г = б, М - 1 - весовая, (еР) при М .0 - входная ЛДМ последовательности.Для четной длины импульсной характеристики фильтра М = Оп 1 об 2, выделяя из выражения (1) сумму двух последовательных произведений шагов квантования входного сигнала на соответствующие весовые коэффициенты и разделяя свертку этого выражения на три. последовательных этапа, каждый из которых выполняется при по 1 яощи суммирования с накоплением, получаем алгоритм функционирования фильтра:(х ) (Й ) (х) (")Х 6 - 2 Е 2 +Е К - гп 2 - 1 Е 2 гп+1 Значения ег( ) 6 (-1,1), поэтому значениепод знаком суммы в алгоритме (2), равное(ь)Х е 2, Н. г 6 ( - 2, О, 2 ), (3)а значение второй разности у(6 - М,М Осуществим замену переменных1 +ег(Ь( ) , а умножение в выражении (3) заменим сложением по модулю два с отрицанием, тогда Ь( г О (О, 1 ), а значениех (Ь)+(. С+,.а., К(О 1,2) где (+ - операция суммирования по модулю два. Используя последнее выражение, знагчение второй разности 7 у может быть вычислено следующим образом:(5) Число ндван в выражении(4) может быть опущено, так как его наличие приводит только к изменению амплитудного диапазона выходного сигнала цифрового фильтра в формате ИКМ(уп), а значение второй разности в этом случае равно:( )где значение У ук вычисляется согласно выражения (5),Описанный алгоритм реализуется следующим образом,Работа цифрового фильтра начинаетсяс приходом установочного импульса на вход7 обнуления, В результате воздействия этого импульса на всех выходах блоков 1 исумматоров 2, 3 устанавливается нулевоезначение сигнала, На входы 8, 9 (входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ) подаютсязначения коэффициентов весовой последовательности, причем в гл-м блое 1.в (и= 0 /2 - 1, значение коэффициентов равно) гп 2 И (гп 2+1, На ВХОДЫ ЭЛЕМЕНТОВ ИСК(ь(ь)ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, 11 с входа и выходапервого буферного регистра 13 поступаетпоследовательность шагов квантованиявходного сигнала (Ь(" при МО, которыесопровождаются тактовыми импульсами повходу б, По переднему фронту импульса свхода б значение выходного сигнала сумматора 12 записывается во второй буферныйрегистр 14, а значение сигнала из регистра14 блока 1,0 записывается в первый накапливающий сумматор 2, где суммируется сего нулевым значением. Одновременно значение выходного сигнала сумматора 2 записывается во второй накапливающийсумматор 3, в результате на выходах фильтра подтверждается нулевое состояние,Входная послтедоватег(ьность (Ь ") приММ0 поступает на - -разрядный регистр2сдвига, образованный одноразрядными регистрами 13 блока 1, Поэтому после поступления 1 импульсов с входа 5 на входе ивыходе регистра 13 устанавливается значение шагов квантования входного сигналаЬ-(и И Ь-гп, С УЧЕТОМ ЗНаЧЕНИй ВЕСОВОЙ(х) хпоследовательности на входах 8 и 9 блока1,п 1 на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и 11 сформируется значе(ияСИГНаЛа Ь-п 2 О+ 12 п 2 И Ь-п 2-1 О+ ) гп 2+1(х) (и) (х) ь)Указанные значения в виде одноразрядногопозиционного кода поступают на первый ивторой входы сумматора 12, где суммируются со значением на его третьих входах, т,е.значением сигнала на вторых информационных входах блока 1.гп.На вторые информационные входы блока 1, ( -- 1) с источника 4 подано значеМ2ние -М/2, Это значение суммируется содноразрядными сигналами с выходов элементов 10 и 11 и при поступлении очередного импульса с входа б фиксируется в=- +м - , -(м-з) + 1-м-з220 Таким образом, значения сигналов, вычисленные в к-м такте на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и 11 блока 1.т, поступают на вторые выходы блока 1,0 через гп тактов, т,е, соответствуют (к+в)-му периоду дискретизации входного сигнала.Аналогично производится накопление сигнала в последующих тактах, в результате на втором выходе блока 1.в в (Е+СМ/2-1) )-м периоде дискретизации входного сигнала формируется значение сигнала:72 40 Мгде индексы ( Е + -- 1 - Я ) соответству 2ют номеру такта входного сигнала фильтра,а индекс 5 - номеру вычислительного блока 451,На выходе блока 1.0 в ( К + -- 1 ) -мМ2 периоде дискретизации выходного сигнала число слагаемых этой суммы равно 50 М, а значение соответствует величине2У 1,+ -- 12Таким образом, на вторых выходах блока 1,0 формируется последовательность 552значений (7 у) при 1О, которые поступают на последовательно включенные накапливающие сумматоры 2 и 3,регистре 4 блока 1. ( -- 1). С выходовУ2этого регистра 14 указанное значение сиг -нала в следующем (1+1)-м такте поступаетна третьи входы сумматора 12 в вычислиМтельном блоке 1, ( -- 1 ), где суммирует 2ся со значением сигналов на выходах егоэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10 и 11т,е. 10 Рассмотрим формирование из последовательности значений (Ч у) выходного сигнала асуп) цифрового фильтра с момента времени, когда на выходе блока 1.0 форми 2руется значение У у 1 По переднему фоонту сигнала на входе б значение27 у 1 записывается в сумматор 2, где суммируется с его предыдущим значением, формируя сигнал 7 у 1. По переднемуфронту следующего импульса с входа б производится суммирование выходного сигнала 7 у 1 сумматора 2 с предыдущим, нулевым значением выходного сигнала устройства в сумматоре 3. т.е. у 1 = уо + 7 у 1 = Чу 1, а в сумматоре 2 формируется значение27 /2 = 7 у 1 + 7 Р у 2. Дальше работа фильт ра происходит аналогично.В случае случайных сбоев (например, по питанию) нормальная работа фильтра восстанавливается подачей установочного импульса на вход 7.Таким образом, по сравнению с прототипом в предложенном фильтре уменьшено число одноразрядных регистров, а также оасширена область его применения эа счет использования импульсной характеристики произвольного вида, в то время как, например, в прототипе импульсная характеристика должна быть симметричной относительно середины. Кроме того, реализация сумматора является более простой, чем реализация реверсивного счетчика, а это также способствует уменьшению аппаратурных затрат фильтра по сравнению с прототипом.Увеличение длины импульсной характеристики приводит только к увеличению числа последовательно включенных блоков 1 и не требует изменения структуры цифрового фильтра в целом, что обеспечивает высокое качество фильтрации при высокой унификации устройства, которое легко реализуется в интегральном исполнении. Формула изобретения Цифровой фильтр с линейной дельта- модуляцией, содержащий вычислительные, Ублоки с нулевого по ( - 1 )-й (М - длина2импульсной характеристики), первый информационный вход нулевого вычислительного блока является информационным входом фильтра, первый выход 1-го вычислиМтельного блока (1- О, - 2 ) соединен с2первым информационным входом (1 + 1)-го1 б 31707 Составитель О.РевинскийТехред М,Моргентал Корректор М,Шара актор М.КелемЗаказ 555ВНИИПИ Тираж 443 Подписное ого комитета по изобретениям и открытиям 35, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 дарствен 113ри ГК Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гага 01 вычислительного блока, источник постоянного кода, первый накапливающий сумматор, выходы которого подключены к информационным входам второго накапливающего сумматора, выходы которого являются выходами фильтра, каждый вычислительный блок содержит первый и второй буферные регистры и первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход первого буферного регистра соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, информационный вход первого и выходы второго буферных регистров являются соответственно первым информационным водом и вторыми выходами соответствующего вычислительного блока, тактовые входы буферных регистров всех вычислительных блоков объединены с тактовыми входами накапливающих сумматоров и являются тактовым входом фильтра, входы обнуления буферных регистров всех вычислительных блоков объединены с входами обнуления накапливающих сумматоров и являются входам обнуления фильтра, первые входы первцх элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ всех вычислительных блоков являются соответствующими первыми входами задания коэффициентов импульсной характеристики фильтра, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения фильтра и расширения области его применения за счет использованил импульсной характеристики произвольного вида, в каждый вычислительный блок введен сумматор, выходы которого соединены с информаци онными входами второго буферного регистра, второй вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к первому информационному входу соответствующего вычислительного блока, выход первого 10 буферного регистра является первым выходом соответствующего вычислительнага блока, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с первым и вторым входами сумматора, третьи 15 входы которого являются вторыми информационными входами соответствующего вычислительного блока, вторые входы вторых элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ всех вычислительных блоков являются соответ ствующими вторыми входами задания коэффициентов импульсной характеристики фильтра, выходы источника постоянного када соединены с вторыми информационнымиМ25 2входами-- 1 )-го вычислительного блока, вторые выходы (1+1)-го вычислительного блока подключены к вторым информационным входам -го вычислительного блока, втарые выходы нулевого вычислительного 30 блока соединены с информационными входами первого накапливающего сумматора.