Цифровой фильтр

,ЯО 12 4 Н 03 Н 17/06 С 06 Р 15 353 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ ляется повышение точности - взвешивание отсчетов путем увеличения отношения длительностей управляющихсигналов на выходах нуль-органов 1 Ои 18 к периодам тактовых частот соответствующих генераторов 11 и 19 тактовых импульсов, Устройство содержитдискретизатор 1, пороговые блоки 2-4счетчик 5, управляемый усилитель 6блок 7 синхронизации, группу 8 элементов 12-14 задержки, регистр 9сдвига, нуль-орган 1 О, генератор 11тактовых импульсов, элементы И 15и 21, коммутаторы 16 и 22, сумматор 17, нуль-орган 18, генератор 19тактовых импульсов, генератор 20 пи-лообразного напряжения. 3 ил. ство СССР06, 1977.во СССР04, 1981,.(54) ЦИФРО (57) Изобр цифровой о быть испол автоматике для цифров ких сигнал ОИ ФИЛЬТ тение от работки зовано в измерит й фильтр в. Целью ике сится игналов и може электросвя льной техн ции электр ес- явизобретен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ50 55 Изобретение относится к техникецифровой обработки сигналов и можетбыть использовано в электросвязи,автоматике, измерительной техникеи т.д. для цифровой фильтрации электрических сигналов.Целью изобретения является повышение точности (взвешивание отсчетовпутем увеличения отношения длительностей управляющих сигналов на выходах нуль-органов к периодам тактовыхчастот соответствующих генераторовимпульсов).На фиг, 1 приведена блок-схемаустройства (нерекурсивный фильтр первого порядка (М= 1), а число М пороговых устройств, используемых для повышения точности взвешивания отсчетов, равно трем)", на Фиг, 2 и 3временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит дискретизатор 1, пороговые блоки 2-4, счетчик 5,управляемый усилитель 6, блок 7 синхронизации, группу 8 элементов задержки, регистр 9 сдвига, нуль-орган 10,генератор 11 тактовых импульсов, эле -менты 12-14 задержки, элемент И 15,коммутатор 16, сумматор 37, нуль-орган 18, генератор 19 тактовых импульов, генератор 20 пилообразного на-,пряжения, элемент И 21 и коммутатор 22Устройство работает следующим образом. 35Отсчеты входного сигнала ц,(Фиг, 2 Ь), снимаемые с выхода дискретизатора 1, который управляемый тактовой последовательностью Р (фиг,2 Е)с второго выхода блока 7 сипхронизации, оценивается по величине с помощью пороговых блоков 2-4, Опорные напряжения, определяющие срабатываниепороговых блоков 2-4, равны О, П,4 45юггде Б - амплитуда сигнала Б(фиг. 2 с) на выходе генератора пилообразного напряжения 20, определяющая допустимый динамический диапазон входных сигналов устройства.Для того, чтобы состояние выходов пороговых блоков 2-4 при амплитудах отсчета близких по величине к поро 11 и Б,гам срабатывания - , - и т.д.,не менялось в течение интервала дискретизации, пороговые устройства 2-4 могут быть выполнены, например, на базе комнараторов с характеристикой включения в виде петли гистерезиса, причем уровень срабатывания определяется для каждого порогового, устройства соответственно величинами т,д., а ширина петли гистерезиса устанавливается несколькобольше величины возможного уменьшения выходного сигнала дискретизатора 1 в режиме хранения в течение одного интервала дискретизации. Приэтом если пороговый блок не сработалв момент появления отсчета на выходедискретизатора 1, он тем более несработает и в течение этого интервала дискретизации, так как выходнойсигнал дискретизатора в режиме хранения может только незначительно уменьшится (из-за частичного разряда конденсаторов, например), но не увеличиться. Напротив, если пороговыйблок сработал в момент появления сигнала на выходе дискретизатора 1, онтакже не изменит своего состояния в течение этого интервала дискретизации, поскольку выходной сигналдискретизатора 1 не успеет опуститься ниже величины порога отпусканияпорогового устройства. Счетчик 5 с целью уменьшения объема памяти регистра 9 сдвига формирует на своем выходе двоичное число,соответствующее числу сработавших пороговых блоков. Таким образом на выходе счетчика 5 получается предварительная грубая оценка величины отсчета в соответствии с характеристикойквантования, приведенной на фиг.30,где Б - выходной сигнал счетчика 55в виде двоичного числа, Ц - величина отсчета на выходе дискретизато-,ра 1, П - амплитуда сигнала на выходе генератора 20 пилообразного напряжения. При этом, если на выходесчетчика 5 получаются двоичные числа00, 01, 10 и 11, то управляемый усилитель 6 пропускает на свой выходвходной отсчет, соответственно, с коэффициентами передачи 8, 4, 2, 1,т.е. слабые сигналы проходят с большим усилением, чем более сильные,в соответствии с приведенной на фиг. 33зависимостью выходного сигнала Б,управляемого усилителя 6 от величинысигнала 11 на выходе дискретизатора 1, 1262690Управляемый усилитель 6 можетбыть выполнен, например, в виде коммутатора, выходы которого соединеныс соответствующими входами взвешивающего усилителя, реализующего коэффициенты передачи 1, 2, 4, 8, а управление коммутатором осуществляетсявыходным сигналом счетчика. В случае,приведенном на фиг. 2, отсчеты 11,входного сигнала (1, попали в интервал 10П Дпоэтому сработают только2 4два пороговых блока из трех, ч на выходе счетчика 5 появится двоичноечисло 10, которое установит коэффици ент передачи управляемого усилителя 6 равным двум, выходной сигнал которого П (фиг. 32) считывается элементом 2 в моменты времении т.д., сдвинутые относительно момен тов дискретизации С, и С первого дискретизатора. Это обеспечивается тем,что тактовая последовательность Р,(фиг. 2 о, ), управляющая элементами 12и 14, сдвинута относительно последовательности Е (фиг, 2 Б), управляющийэлементами 1 и 13.Благодаря наличию дискретизатора 1и указанного сдвига между тактовымипоследовательностяья, переходные про цессы в пороговых блоках 2-4, счетчике 5 и управляемом усилителе 6 успеют завершиться до Качала моментовсчитывания выходного сигнала П управляемого усилителя 6 эле-З 5ментом 12. Кроме того использованиесдвинутых последовательностей Г, иР для управления элементами 12-14позволяет получить на выходе элемента 14 сигнал 11, (фиг. 36), задержанный на величину периода дискретизации относительнО выходного сигналаэлемента 12. Поскольку тактовая последовательность Г подается также ина тактовый вход регистра 9 сдвига, 45сдвиг отсчетов в группе 8 происходитдвижком двоичны чисел,снимаемых с выхода счетчика 5 в регистре 9 сдвига,Таким образом, в течение каждогопериода дискретизации Й Г 4 у 14и т.д. известны не только сами значения отсчетов 11 и 11, на выходах элементов 12 и 14, но и двоичные числа,снимаемые с выходов регистра 9 сдви- уга, которые определяют с каким коэффициентом усиления эти отсчеты прошли свое время через управляемый усилитель 6, т,е. несут информацию обистинных значениях отсчетов входныхсигналов 11 которые, пройдя управляемм усилитель 6, превратились в преобразованные последовательности отсчетов О 11 на выходах элементов 12, 14,Поскольку тактовая последовательность Г снимаемая с первого выхода блока синхронизации, управляеттакже и работой генератора 20 пилообразного напряжения, его выходной сигнал 13 (фиг. 3) совпадает по фазес моментамии С, началасчитывания сигналов с выходов элементов 12и 14, которые сравниваются с величиной пилообразного напряжения П внуль в орган 1 О и 18. Пока сигнална первом входе нуль-органа большевеличины пилообразного напряжения,подаваемого на второй вход, выходнойсигнал нуль в орга равен "1", а принарушении этого условия становитсяравным нулю.Таким образом, в течение каждогоинтервала дискретизациии т.д. на выходах нуль-органов 10и 18 появляются положительные импульсы, длительности которых пропорциональны амплитудам соответствующих отсчетов.Поскольку, в свою очередь, частоты выходных сигналов генераторов 11 и 19 тактовых импульсов пропорциональны значениям соответствующих весовых коэффициентов фильтра, на выходах элементов И 15 и 21 на каждом интервале дискретизации будут появляться пачки импульсов, причем число импульсов в каждой пачке будет пропорционально произведению того или иного отсчета на соответствующий весоЪвой коэффициент. Поскольку в формировании указанных произведений принимают участие отсчеты выходного сигнала, прошедшие управляемый усилитель 6 (Б , 11, ), то для того, чтобы на выходе сумматора 17 появилась требуемая сумма произведений отсчетов входного сигнала 11, на соответствующие весовые коэффициенты, необходимо учесть значения коэффициентов передачи, с которыми отсчеты сигнала П проходили через управляемый усилитель 6 и которым соответствуют двоичные числа, находящиеся в ячейках памяти регистра 9 сдвига. С этой целью выходные сигналы элементов И 1512626 15 Формула изобретенияЗ 0 цифровой фильтр, содержащий первый, второй и третий элементы задержки, блок синхронизации, первый выход которого подключен к тактовым входам З первого и третьего элементов задержки и входу запуска генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к первым входам первого и второго нуль-органов, выходы кото рых подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго генератора тактовых импуль 45 3и 21 подаются на коммутаторы 16 и 22, управляющие входы которых соединены с выходами регистра 9 сдвига. В зависимости от того на какой из входов сумматора 17 коммутируется вы 5 ходкой сигнал элемента И (15 или 21), пачка из Р импульсов на выходе этого элемента И может увеличить число наР Р выходе сумматораР 108Например, если какой-либо отсчет входного сигнала Б, прошел через управляемый усилитель 6 с коэффициентом передачи 8, то при последующей обработке этого отсчета выходы элементов И будут коммутироваться на те входы сумматора 17, по которым суммирование осуществляется с весом 1/8, Сумматор 17 при этом может быть пост роен, например, на базе двух счетчиков, причем выходы каждого коммутатора 16 и 22 соединены с входами первого, второго и т.д. разрядов соответствующего счетчика, а выходные сигналы счетчиков складываются с помощью дополнительного блока суммирования. 90 Ьсов, сумматор, выход которого является информационным выходом фильтра,выход первого элемента задержки подключен к второму входу первого нульоргана и информационному входу второго элемента задержки, выход последнего подключен к информационному входу третьего элемента задержки, выходкоторого подключен к второму входувторого нуль-органа, а второй выходблока синхронизации подключен к так-.товому входу второго элемента задержки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности, внего введены дискретизатор, управля -,емый усилитель, счетчик, три пороговых блока, регистр сдвига и первый и второй коммутаторы, причем второй выход блока синхронизации подключен к тактовому, входу дискретизатсра, выход которого подключен кинформационному входу управляемогоусилителя и входам первого, второгои третьего пороговых блоков, выходыкоторых подключены к счетным входамсчетчика, информационный выход которого подключен к управляющему входууправляемого усилителя и информационному входу регистра сдвига, выходыразрядов первой и второй групп которого подключены к управляюшим входамсоответственно первого и второго ком-.мутаторов, выходы которых подключенысоответственно к первому и второмувходам сумматора, а информационныевходы первого и второго коммутаторовподключены к выходам соответственнопервого и второго элементов И, первый выход блока синхронизации подключен к тактовому входу регистра сдвига, выход управляемого усилителя подключен к информационному входу первого элемента задержки, а информационный вход дискретизатора является Информационным входом фильтра.1262690 и Составитель А. БарановРедактор А. Шандор Техред И.Попович Коррек атай аказ 5444/56 Тираж 816 ВНИИПИ Государственного по делам изобретении 113035, Москва, Ж-Э 5, РаПодписноекомитета СССРи открытийушская наб., д. 4/ оизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужг р д, у Ъо о л. Проектная, 4