Цифровой фильтр

Сфез Советских Социалистических Рес публииОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВ ВТВЛЬСТВУ(51)М. Кл,З Н 03 Н 17/04 Государственный комитет СССР но дедам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения В.Е.Куконин н Р,Ф.Иарецкий Й Институт технической кибернетики АН Бел русской О:Р,(71) Заявитель 54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-,зовано для фильтрации электрическихсигналов.3Известен цифровой фильтр, содержащий блок хранения весовых коэффициентов, запоминающее устройство, блокперемножения, накапливающий сумматор,коммутатор и блок Фиксации нереполнени я 11,Недостатком этого фильтра является наличие значительного количествасложных электронных узлов,Известен также цифровой фильтр,содержащий блок дискретизации, аналого-цифровой преобразователь, 1 элементов задержки, т умножителей напостоянный коэффициент, сумматор,преобразователь аналог-частота и счетчик 21,Кроме того, каждый блок умножения содержит нуль-орган, генератор импульсов и элемент И, при этом первый и второй входы нуль-органа являются соответственно первым и вторьв входом блока умножения, выход нуль-органа соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с Однако из-за наличия таких сложных узлов, как аналого-цифровой преобразователь, цифровые элементы задержки, цифровые умножители на постоянный коэффициент н преобразователь аналог-частота, этот фильтр.оказыва-. ется чрезвычайно сложным.Цель изобретения - упрощение устройства, 30 Поставленная цель достигается тем, что цифровой фильтр, содержащий и последовательно соединенных элементов задержки, вход первого из которых является входом Фильтра, п блоков умножения и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами и блоков умножения, при этом выходы элементов задержки подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, содержит блок синхронизации и генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен со вторыми входами блоков умножения, первый выход блока синхронизации соединен с первьвщ управляющими входами элементов задержки и входом генератора пилообразного напряжения, а второй выход блока синхронизации соединен со вторыьс: управляющими входами элементов задержки.выходом генератора импульсов, а выход элемента И является выходом блока умножения. При этом каждый элемент задержки содержит три последовательно соединенных дискретизатора,вход первого из которых является входом элемента, а выход последнего диск 5ретизатора является выходом элемента,управляющие входы нечетных по порядку дискретиэаторов являются первымуправляющим входом каждого иэ элемен-.тов, а управляющие входы четных попорядку дискретиэаторов являются вторым управляющим входом каждого изэлементов,На фиг. 1 показана блок-схемафильтра на фиг, 2 и 3 - временные 15диаграммы.Цифровой фильтр содержит элемент1 задержки, включающий дискретизаторы 2-4, умножители 5 и 6 на постоянный коэффициент, включающие нуль-органы 7 и 8, элементы И 9 и 10 и генераторы 11 и 12 импульсов, сумматор 13, генератор 14 пилообразногонапряжения, блок 15 синхронизации,На диаграммах-обозначены входной 25сигнал 16 Ч, импульсы 17 и 18на первом и втором выходах блокасинхронизации, напряжения 19-21 навыходах первого, второго и третьегодискретизаторов соответственно (Фиг,2). На диаграммах (фиг. 3) обозначены импульсы 22 и 23 на выходах блокасинхронизации, напряжение 24 на выходах нуль-органа, выходные напряжения 25-27 нуль-органа, генератораимпульсов и элемента И,Работа Фильтра происходит по известному алгоритму для нерекурсивного фильтра:Ч (Кт) =,Й а Ч, (Кт" Зт),где У 1 ( КТ) -входная последовательность;40Ч (КТ) - выходная последовательность;а - весовые коэффициенты. Для реали 5зации этого алгоритма необходима дискретная задержка сигнала и суммиро: вание взвешенных значений задержанного сигнала. В устройстве задержка сиг"нала осуществляется с помощью элементов 1 задержки, выполненных на дискретизаторах 2-4. Задержка получаетсяпотому, что моменты срабатывания четных по порядку дискретизаторов сдвинуты на половину периода дискретизации относительно моментов срабатывания нечетных дискретизаторов (Фиг.2),Взвешивание задержанного сигналаосуществляется с помощью умножителей5 и 6 на постоянный коэффициент,состоящих из нуль-органов 7 и 8, управляемых элементов И 9 и 10 и генераторов 11 и 12 имйульсов. С этойцелью амплитуды сигналов на выходах 40дискретизаторов сначала преобразуются в длительность управляющих импульсов,Последнее осуществляетсяс помощью генератора 14 пилообразного напряжения и нуль-органа (Фиг,3), 65 Полученные сигналы открывают элементы И 9 и 10. На входы элементов Ипоступают импульсы от генераторов11 и 12, частота следования которыхпропорциональна весовым коэффициен"1 ам а . Поскольку длительность управляющих импульсов пропорциональнаамплитуде задержанного сигнала, ачастота следования импульсов от генератора пропорциональна весовомукоэффициенту, то на выходе элементаИ образуются пачки импульсов, количество импульсов в которых пропорционально произведению амплитуды задержанного сигнала на соответствующий весовой коэффициент (Фиг, 3),Суммирование взвешенных значений задержанного.сигнала осуществляетсясумматором 13,Таким образом, за счет исключениятаких сложных узлов, как аналого-цифровой преобразователь, цифровая линия задержки, преобразователь аналог-частота, предлагаемое устройствооказывается значительно проще известных, Максимальное значение входного сигнала определяется амплитудойпилообразного напряжения. Стоимостьпредлагаемого устройства в несколько десятков раэ ниже стоимости известных. Изобретение используетсяпри создании бортовой аппаратуры дляизмерения ускорений автомобилей.формула изобретения1. Цифровой фильтр, содержащий и последовательно соединенных элементов задержки, вход первого из которых является входом фильтра, и блоков умножения и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами и блоков умножения, при этом выходы элементов задержки подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения устройства, он содержит блок синхронизации и генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен со вторыми входами блоков умножения, первый выход блока синхронизации соЕдинен с первыми управляющими входами элементов задержки и входом генератора пилообразного напряжения, а второй выход блока синхронизации соединен со вторыми управляющими входами элементов задержки,2. Фильтр по п, 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что каждый блок умножения содержит нуль-орган, генератор импульсов и элемент И, при этом первый и второй входы нуль-органа являются соответственно первым и вторым входами блока умножения, выход нульоргайа соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов,а выход элемента И является. выходом,блока умножения,3. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что каждый элементзадержки содержит три последовательно соединенных днскретиэатора,. входпервого из которых является входомэлемента, а выход последнего дискретнзатора является выходом элемента,управляющие входы нечетных по порядку днскретизаторов являются первымуправляющим входом каждого нз элементов, а управляющие входы четныхпо порядку дискретизаторов являютсявторым управляющим входом каждого иээлементов.5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 586459, кл. 6 06 Р 15/34, 1975.2. Авторское свидетельство СССР9 557372, кл. 6 06 Г 15/34, 1974