Устройство для цифровой фильтрации

(19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ(57) Изобретение относится к вычислительной технике, предназначенодля вычисления дискретного преобразования Фурье и цифровой фильтрациИ,может быть использовано в системахцифровой обработки различного родасигналов. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цельдостигается эа счет того, что устройство содержит информационный вход,И регистров приема, И умножителей,входы задания коэффициентов, М сумматоров, И регистров суммы, информа- ационный выход, генератор тактовых импульсов, И триггеров, И элементов НК,И элементов И, элемент ИЛИ, вход задания режима. 3 ил,1 13Изобретение относится к вычис;)и- тельной технике, предназначено для вычисления дискретного преобразования Фурье и процедуры цифровой фильтрации и может быть использовано в системах цифровой обработки различного рода сигналов.Целью изобретения является упрощение устройства (за счет уменьшения числа межмодульных связей и исключения блока регистров при сохранении той же производительности).На чертеже изображена структурная схема устройства.Устройство содержит информационный вход 1 устройства, г 1 регистров 2.1.= =1,3) приема,М умножителей 31, входы 4.д задания коэФфициентов усгройстцц, 1) сумматоров 5.1, И регистров 6.) суглмь), инфорациоцный) выход 7 устроиства, генератор 8 тактовых импульсов, И триггеров 9,1 и г элементов 11: 10.), г 1 элементов И 11.), элемент ИЛИ 12, вход 13 задания режима работы устройства, 11 вычислительных модулей 14.1.Работа устройства при вычислении дискретного преобразования Фурье,Устройство вы гцсляс, с: .юш - ,48815 2 1 ) 5 2) г ЛО :5 40 45 выражениеч 1. = (О,Е, (1) где а х-о где Ке и 1 щ - обозначает действительную и мнимую части комплексного числа.Вычисление выражений (2) и (3) выполняются аналогичцо, с той лишь разницей, что на вторые входы умножителей подаются или действительные (Ее) или мнимые (1 п части комплексного весового коэффициента . Поэтому в дальнейшем работу устройства будем рассматривать при вычислении выражения (2), при этом обозначение действительной Ве части числа можно опустить.Допустим, что прием информации в регистры 2., 6,1 триггера 9,1 выполняется положительным перепадом, режиму вычисления выходных отсчетов фильтра соответствует единичный уровень на входе 13, режиму вычисления дискретного преобразования Фурье код 1,0О, , О. На второй вход умножителей 3.). поступает последовательность весовых коэффициентов (-,) .К1), 1 = 1, 11.Д.:)ц примера рассмотрим работу уст" ройства при вычислении алгоритма дискретного преобразования Фурье для 1) = 4.В исходном остоянии (1-й такт) г) триггере 9,2-9.4 записаны нули, на вход 13 поступает единичное значение и, пройдя через элемент ИЛИ 12 (на втором входе которого - 0), поступает ца Р-вход триггера 9.1 положительцьг) пг репадом тактового импульса, который поступает с выхода генератора 8 тактовых импульсов. Единичное значеце записывается в триггер 9.1, ;.)ццчцое значение на выходе триггера 9,1 разрешает прохождение инвертированного на элементе НЕ 10.1 тактового сигнала на синхровход регистра 2,1 приема и до конца 1-го такта присутствует на Р-входе триггера 9.2. На информационный вход поступает операнд а , который синхроимпульсомо фс выхода элемента 11.1 принимается в регистр 21. На вход 4.1 задания коэффициентов поступает множительВ умножителе 3.1 выполняетсяк,ооперация а ы , результат умножения пос гупает ца вход регистра 6.1 суммы. Во втором такте на Р-вход тригге-. ра 9.1 поступает нулевое значение, тактовым импульсом выполняется прием, в триггер 9.1 - "0", в триггер 9.2 "1", единичное значение на выходе триггера 9.2 разрешает прием в регистр 2.1 по инвертированному тактовому входу импульса данного а , этим же тактовым импульсом в регистр 6.1 суммы принимается а . На входыо о 4.1, 4.2 коэффициентов поступает ю,488154 5 С ь:о 5 о 3 13Б умножителе 3.2 вычисляется а ыо1 И, СУММИРУЯСЬ С ВЕЛИЧИНОЙ а 17 о На сумматоре 5.2. поступает на вход регистра 6.2, умножителях 3.1 вычисляется опять а, ч.В третьем такте в триггер 9.3 записывается единичное значение, в триггеры 9.1-9.2 - нулевое; в регистр 2,3 записывается а и выполняется умножение а",ы, регистр 6.2 выполняется прием а ы + а ыо ре 1 1 гистр 6. 1 - прием а" ы, в регистре 6.3 суммы вычисляется а ы + а ю" +о+ а и, результат поступает на вход регистра 6.3.На вход 4.2 задания коэффициентов поступает ы и в умножителе 3.1 вы 1 т 1числяется а, ч , на сумматоре 5.2 выполняется суммирование а ыо + + а ы 1, на вход 4. 1 задания коэффициентов всегда поступает ы.В четвертом такте в триггер 9.4 записывается единица, в остальные триггеры 9.1-9.3 - нули, в регистр 2.4 записывается а на вход 4.4 задания коэффициентов поступает ч , в умножителе 3,4 вычисляется а ы вз регистр 6,3 записывается значениео о оа, 11 + а, ы + а ы , которое суммируется с результатом умножения и получается значение нулевого коэффициента Фурье о+о+о+оо о 3 В регистр 6,2 записывается а ч +о + а,ю , на вход 4.3 задания коэффициентов поступает ч . В умножителе 3.3 вычисляется а ч , на сумматоре 5.3 - а ъ 7 + а"у + а"чоЯ 4 оВ регистр 6,1 заносится а 1 г, на вход 4.2 задания коэффициентов поступает ю . В умножителе 3.2 вычисляТ 1ется а, ч , на сумматоре 5.2 - сумма ащыо + ащы 2о 1В пятом такте Х заносится в реогистр 6.4 и поступает на выход 7 устройства. В триггер 9.1 принимается единичное значение, поступающее через элемент ИЛИ 12 с выхода триггера 9,4, в остальные триггеры 9,2-9.4 - нули. Как и в первом такте в регистр 2.1 приема заносится данное а(в+1)-й последовательностиВ умножителе 3.1 вычисляется а",оо ,ч , поступает на вход регистра 6. 1 и заносится в него, на вход 4.2 задания коэффициентов поступает ы , в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 умножителе 3.2 вычисляется а," 1 , насумматоре 5.2 - а ы+ а, ч 1, в регистр 6.2 заносится а ъ + а", ына вход 4.3 задания коэффициентов,поступает ыо, в умножителе 3.3 вычисляется а м, на сумматоре 5.3 1 т Оа+ а" ч + а мо, в регистр 6.3огд 1заносится а ч + а ы + а ч нао 1 фвход 4.4 задания коэффициентов поступает 1 , в умножителе 3.4 вычисляетзся а ч на сумматоре 5.4 - а ы +З, 1+а ы +а ч+а м =х1 зВ шестом такте работа устройствав модулях 14.1, 14.2 аналогична второму такту для данных а " иа (в+1)-й последовательности. В1регистр 64 заносится х и поступает на выход 7 устройства, в регистр6.2 заносится а ю + а 17, на вход4.3 задания коэффициентов поступаетв умножителе 3.3 вычисляется2а ы , на сумматоре 5.3 - а у ++ а, ы + а ж , в регистр 6.3 заносится а ыо + а ч + а ч, на вход4.4 задания коэффициентов поступаеты , в умножителе 3,4 вычисляется2Фт 3аы, на сумматоре 5. 4 - а, ю о ++ а,ч +а юо+ а ч=х",ЭВ седьмом такте работа устройствав модулях 141-14,3 аналогична третьему такту. В регистр 6,4 заноситсяЩх и поступает на выход 7 устройства, в регистр 6.3 заносится а ы+ а ы =х".3В восьмом такте работа устройствааналогична четвертому такту. В регистр 6.4 заносится х и поступаетзна выход 7 устройства. Таким образом,в каждом такте на выходе 7 устройства получаются значения коэффициентов Фурье х .При реализации процедуры цифровойфильтрации устройство вычисляет выходные отсчеты в соответствии с выражением нх =а(1 с - и) Ь(п), (4) где Ь(п) - коэффициенты импульснойхарактеристики,а(п) - отсчеты входного сигнала.При работе устройства в режиме цифровой фильтрации на вход 13 подается уровень "1" и прием выходного отсчета авыполняется во все ре 5 13488 гистры 2.д приема, на вход 4.д задания коэффициентов постоянно поступает коэффициент п(И - д), вычисление выходного отсчета хЬ) осуществляется5 за четыре такта.Ф о р м у л а и э о б р е т е н и яУстройство для цифровой фильтрации,1 О содержащее Я (длина импульсной характеристики) умножителей, И сумматоров, И регистров приема, И регистров суммы, группу из И элементов И, генератор тактовых импульсов, причем информационные входы всех регистров приема соединены и являются информационным входом устройства, выход -го (1,И) регистра приема подключен к первому входу д-го умножителя, второй 20 вход которого является входом задания -го коэффициента устройства, а выход 1-го умножителя подключен к первому входу д-го сумматора, выход которого подключен к информационному входу -го регистра суммы, выход которого подключен к второму входу 15 6д-го Ц = д + 1 1 = 2,М) сумматора,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит И триггеров, И элементов НЕ и элемент ИЛИ, первый вход которого является входом задания режима работы устройства, выход -го триггера подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к Э- входу первого триггера, выход генератора тактовых импульсов подключен к синхровходу д-го триггера и входу -го элемента НЕ, выход 1-го (11,М) триггера подключен к первому входу Е-го элемента И и Р-входу (к + 1)-го триггера, второй вход -го элемента И соединен с синхровхолом -го регистра суммы и подключен к выходу -го элемента НЕ, выход д-го элемента И подключен к синхровходу -го регистра приема, второй вход первого сумматора является входом задания логического нуля устройства, а выход М-го регистра суммы является информационным выходом устройства.1348815 Фиг. г Составитель А.БарановТехред А.Кравчук Корректор Н.Король Редактор Н.Слободяник Заказ 5 191/48 Тираж 670 Подписное В 11 ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5