Цифровой фильтр

(56)В 75 3 ИОд Фиг.1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 4035420/24-2430.12.8507.04.87. Бюл. Яф 13Н.Н.Устинов В.Ф. ИвашкинМуравьев68132 (088. 8)Авторское свидетельство СССР166, кл. С 06 Р 15/353, 1978торское свидетельство СССР616, кл. С 06 Р 15/353, 1975 1) 4 С 06 Р 15/353,Н 03 Н 17/О(57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в устройствах для обработки информации. Цель изобретения - упрощениеустройства. Поставленная цель досгиэается за счет того, что цифровойфильтр содержит счетчики 1 и 2, блок3 памяти, регистр 4, сумматор 5, регистр 6, накапливающий сумматор 7,блок 8 постоянной памяти, сумматор 9,мультиплексор 10, блок 11 постояннойпамяти и мультиплексор 12. 2 ил.130Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в устройствах для обработки информации.Цель изобретения - упрощение цифрового фильтра.Цифровой фильтр фильтрует сигнал путем вычисления свертки входных отсчетов х , х х м и весовых коэффициентов фильтра Ь, Ь по фор- муле М Ь (х х м, ) л=оЬм х-м 2296 2 Мт 1 1 В н=о=1Частичные произведения Ь(х+ + х ) и Ьх . не зависят от 9-2 м ю ммасштаба частей полных произведений.Поэтому для получения этих частичныхпроизведений может быть использованаодна и та же аппаратура, только ви- раз меньшей, разрядности. Это позво 5ляет в качестве блока, реализующегооперацию Ь(х-о + х 2 мю ), иПолное произведение одного весового коэффициента на входные отсчеты можно представить в виде суммы частичных произведений постоянных коэффициентов Ь на значения произвольиных -- разрядных чисел (х+Ш -и +)(.ц,) а также и Ьм на х ; групп разрядов, на которые могут быть разбиты и-разрядные произвольные числа (х, + хм,), а также х+м в соответствии с равенствомЬ(х + х м ) =, . Ь (х(2)Аналогичное равенство можно записать и для произведения Ь хв .Если при разбиении получается,чтоичастное - есть число не целое, то исШходные числа следует дополнить нулями (искусственно увеличить разрядность) до получения целого значения этого частного.Из равенства (2) следует, что располагая значениями частичных произ- . ведений, в которых произвольные числа имеют в ш раз меньшую разрядность, чем исходное произвольное число, и осуществляя ш дополнительных сложений полученных узловых значений произведений со сдвигом вправоина (1-) - разрядов, получим значеШние полного произведения.Таким образом, свертку можно вычислить в соответствии с выражением Ь х, использовать постоянноем,запоминающее устройство,20На фиг.1 приведена блок-схема цифрового фильтра; на фиг.2 - временныедиаграммы работы цифрового фильтра,Цифровой фильтр содержит первый 1и второй 2 счетчики, блок 3 памяти(входных отсчетов), первый регистр 4,первый сумматор 5, второй регистр 6,накапливающий сумматор 7, блок 8постоянйой памяти, второй сумматор 9,мультиплексор 10, блок 11 постояннойпамяти и мультиплексор 12.Работа устройства производится всоответствии с фиг,2, на, которойизображены временные диаграммы егоработы: а - тактовые импульсы; б -импульсыциклов, с-ж - выходной кодсчетчика тактовф з - команда записьчтение; и - команда сброса накапливающего сумматора 7; к - команда счи-.тывания; л - выходные данные регистра6; м - входные и выходные данные второго блока 11;н - выходные данныепервого мультиплексора 2 и накапливающего сумматора 10,В установившемся режиме цифровой45 Фильтр работает следующим образом.В блок 3 памяти записаны все значения входных отсчетов, необходимых для вычисления свертки, Импульсы "Такт" (фиг2 а) поступают на счетный вход первого счетчика 1, выходной код (фиг.2 с-ж) которого определяет последовательность работы составных частей всего устройства. Им пульс "Цикл" (фиг. 2 б) поступает навход сброса первого счетчикаи сбрасывает его в нулевое состояние.(тем самым происходит синхронизация работы относительно запускающего им Э 13022 пульса),а также поступает на счетный вход второго счетчика 2 и изменяет на единицу его выходной код, В первом такте работы этот код плюс единица (выходной код первого счетчика 1, переданный один к одному блоком 8 через его кодовые выходы) появляется на выходе второго сумматора 9 и является адресом ячеек блока 3 памяти, в которые записывается входной 10 отсчет, поступающий на его вход данных (шина Вход), поскольку в этом же такте на вход управления блока 3 памяти с первого командного выхода поступает команда (фиг. 2 з), разре, - 5 шающая запись входной информации. Начиная со второго такта работы и до конца вычисления свертки, эта ко манда исчезает, а блок 3 памяти переводится в режим чтения, записанной 20 в нем информации. Со второго по пятый такты первый регистр 4 находится в нулевом состоянии, поскольку он был сброшен в первом такте командой с первого командного выхода блока 8, 25 а записывающие в него данные положительные фронты импульсов с выхода второго разряда первого счетчика 1 появляются только с начала шестого такта. Отрицательный фронт этих им пульсов, который появляется в начале четвертого такта записывает во второй регистр 6 данные (фиг2 л, интервал 1) с выхода первого сумматора 5, определяющие только центральный вход ной отсчет хв соответствии с формулой (1)поскольку состояние первого регистра 4 нулевое, а со второго сумматора 9 на блок 3 поступает адрес этого отсчета. Далее во второй 40 регистр 6 записываются суммы (фиг. 2 л интервал 2 - интервал 6) двух входных отсчетов х , х, в соответствии с. формулой (1), поскольку в первый регистр 4, начиная с начала 1шестого такта, положительными импуль. сами с выхода второго разряда первого счетчика 1 переписываются из блока 3 входные отсчеты х . Адреса записанных в блоке 3 входных отсчетов х , х х,определяются последовательным увеличением значения входного кода блока 8 и выб. раиным законом его преобразования,55 реализуемом в этом блоке. Закон преобразования кода блоком 8 выбирает-; ся таким образом, чтобы получить на выходе данных второго сумматора 9 96 4девяти адресов (фиг,2), обеспечивающих последовательное попарное считывание из блока 3 входных отсчетов, сумма которых умножается на оДин и тот же весовой коэффициент.Данные со второго регистра 6 поступают на входы данных мультиплексора 10, на входы управления которого поступает выходной код младших разрядов (двух младших разрядов в соответствии с фиг.2) первого счетчика 1 и на выходах мультиплексора 1 О в каждом такте работы появляются равные по колиЧеству разрядов группы кодов (по четыре группы на одни выходные данные регистра 6 в соответствии с фиг. 2 н). Эти группы последо вательно поступают на вход данных блока 11, на входы управления которого поступает выходной код старших разрядов (двух старших разрядов в соответствии с фиг.2) первого счетчика 1. Код, поступающий на входы блока 11, определяет весовой коэффициент, на который в интервале времени, определяемом выходным кодом младших разрядов первого счетчика 1, происходит умножение выходных данных второго регистра 6. Старший (или младший) разряд выходных данных блока 11 является знаковым, определяющим знаки произведения весовых коэффициентов на входные отсчеты. На остальных разрядах выходных данных блока 11 выдаются (фиг. 2 м) либо в прямом, либо в дополнительном коде в зависимости от знака весовых коэффициентов, узловые значения произведений 1(х о- + х-м+ )" 1 м" хм в соответствии с равенством (2). Узловые значения произведений и коды их знаков последовательно поступают на мультиплексор 12, на входы управления которого поступает выходной код младших разрядов (двух младших разрядов в соответствии с фиг,2) первого счетчика. На выходах данных второго мультиплексора 12 (Фиг. 2 н) последовательно появляются узловые значения произведений,сдвиинутые вправо на 1 - 1) - Разрядов . (в соответствии с фиг.2 сдвиги производятся на О, 4, 8 и 12 разрядов).Накапливающий сумматор 7 до начала пятого такта находится в нулевом состоянии, поскольку со второго командного выхода блока 8 на его входФормула изобрет ения Цифровой фильтр, содержащий блок памяти, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и информационному входу первого регистра, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключен к информационному входу второго регистра, накапливающий сумматор, тактовый вход которого соединен со счетным входом первого счетчика и является первым тактовым вхо 35 сброса поступает команда сброса (фиг. 2 н). Начиная с 5 такта, поступающие на вход данных накапливающего сумматора 7 -данные с мультиплексора 12 накапливаются в этом сумматоре. Накапливаемая сумма (фиг. 2 н) фиксируется в моменты времени, определяемые тактовыми импульсами, поступающими на вход управления суммированием накапливающего сумматора 7. В момент времени, когда на третьем командном выходе блока 8 появляется команда "Считывание", в накапливающем сумматоре 7 образуется полное значение свертки в соответствии с вы. ражением (3), По команде "Считывание" внешнее устройство может принять с выхода данных (шина "Выход" ) накапливающего сумматора 7 сглаженное значение входного отсчета.При появлении следующего запускающего импульса "Цикл" поступающий на вход блока 3 (шина "Вход" ) новый входной отсчет записывается вместо самого раннего по времени входного отсчета, в те же ячейки, в которые последний записан. Далее работа предлагаемого цифрового фильтра происходит аналогично циклу вычисления свертки, рассмотренному выше.30 дом фильтра, вторым тактовым входом которого являются соединенные между собой вход обнуления первого счетчика и счетный вход второго счетчика, выход накапливающего сумматора является информационным выходом фильтра, информационным входом которого, является информационный вход блока памяти,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения фильтра, он содержит второй сумматор, два мультиплексора и два блока постоянной памяти, информационный выход второго счетчика подключен к первому входу второго сумматора, выход которого подключен к адресному входу блока памяти, вход управления записью-считыванием которого соединен с входом разрешения записи первого регистра и подключен к выходу первого разряда первого блока постоянной памяти, выход второго разряда которого подключен к входу обнуления накапливающего сумматора, информационный вход которого подключен к выходу первого мультиплексора,управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго мультиплексора, первым адресным входом второго блока постоянной памяти, адресным входом первого блока постоянной памяти и подключен к информационному выходу первого счетчика, выход младшего разряда которого подключен к тактовым входам первого и второго регистров, выход второго регистра подключен к информационному входу второго мультиплексора, выход которого подключен к второму адресному входу второго блока постоянной памяти,выход которого подключен к информационному входу первого мультиплексора, а выад первого блока постоянной памяти подключен к второму входу второго сумматора.1302296 12 Ю ФХ 6 70 91011 Ч 081 ХЮу 181 УУру 1 у д У уГ 25112311 ЯЗ 4 ЯЗФ 2311 гЗ Ф 1 2 31567 В 9101 ФФ 841 Ф 791 УО 24 й. Я Составитель А. БарановТехред А.Кравчук Корректор Т. Колб Редактор Г. Волкова Тираж 673 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1218/49 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проекоектная 4