Цифровой фильтр

(50 406 Р 15/353, Н 03 Н 17/06 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ с, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ц" / Н АВТОРСКОМ, СИД-:ТЛСТМ ЙЩ(57) Изобретение относитти вычислительной техник облас- может 4137243/24-2420.10.8607,04,88. Бюл. У 13Киевский политехническийим. 50-летия Великой Окталистической революции.Ю.С.Каневский и О.Е.Кор621,32 (088,8)Авторское свидетельство1258, кл. С 06 Г 15/353торское свидетельство С4352, 10.09,85. быть использовано в системах сейсмических, акустических, видео- и других сигналов. Цель изобретения - упрощение устройства. Цифровой фильтрсодержит й/4 (И - длина импульснойхарактеристики) вычислительных модуля 1. Каждый иэ них содержит входнойрегистр 2 умножитель Зсумматор4.1 произведений, сумматор 5 выходной сумматор б,д, выходной регистр71, буферный регистр 8 умножитель9.1.,сумматор 10.1, буферный регистр11буферный регистр 12.1 и соответствующие связи между узлами вычислительных модулей и самими вычислительными модулями. 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах сейсмических,акустических, видео- и других .игналов.Целью изобретения является упрощение Фильтра.На чертеже изображена структурнаясхема цифрового Фильтра.Цифровой фильтр содержит И/4 вы-10числительных модулей 1,1, каждый изкоторых содержит входной регистр 2.(=1,Я/4), умножитель 3., сумматор4. произведений, сумматор 5. (промежуточных результатов), выходной 15сумматор б., выходной регистр 7.х,буферный регистр 8,3., умножитель9,1, сумматор (промежуточных результатов) 10., буферные регистры 11.3.и 12.а. 20При реализации цифровой фильтрации устройство должно вычислять выражение видану(п) =, тт(з.) х(п" 1+1), (1)1=1где ч(1) - коэффициенты импульснойхарактеристики цифровогофильтрах(1) - входные отсчеты;у(п) - выходные отсчеты30И - количество коэффициентовимпульсной характеристикицифрового Фильтра.Рассмотрим пример работы фильтрадля случая М = 8, для этого требуется два модуля,В первом такте на вход устройства поступает исходный отсчет х (1).В первом умножителе 3,1 Формируетсяпроизведение х(1) ы(4), которое через сумматор 4.1 произведений поступает в выходной сумматор 6.1 и в конце такта принимается в выходной регистр 7.1. Одновременно это произведение через первый сУмматор 5. 1 промежуточных результатов принимаетсяв первый буферный регистр 8.1, В конце первого такта исходный отсчет х(1)принимается также во входной регистр 2.1.50Во втором такте на вход устройства поступает исходный отсчет х (2).В первом 3.1 и втором 9.1 умножителях формируются произведения соответственно х(2) ст(4) и х(1) ч(3), которые поступают соответственно в пер"вый 5.1 и второй 10.1 сумматоры промежуточных результатов. В сумматоре4,1 произведений формируется сумма х(2) ц(4) + х(1) ы(3), которая через выходной сумматор 6.1 заносится в выходной регистр 7,1. Одновременно, в буферный регистр 12.1 заносится произведение х(1) ы(4), В первый буферный регистр 8.1 принимается про" изведение х(2) ч(4), а в буферныйрегистр 11.1 - х(1) ы(3). Одновременно на первый вход второго модуля поступает исходный отсчет х(1), В первомумножителе 3,2 Формируется произведение х(1) ч(2), которое через сумматор 4.2 произведений поступает в выходной сумматор 6.2 и принимается в выходной регистр 7.2.В третьем такте на вход устройства поступает исходный отсчет х(3). В первом 3.1 и втором 9.1 умножителях формируются соответственно произведения х(3) ы(4) и х(2) ю(3), которые поступают соответственно в первый сумматор 5.1 промежуточных результатов и на второй вход второго сумматора 10.1 промежуточных результатов, на первый вход которого поступает содержимое буферного регистра 12.1, В сумматоре 4,1 произведений формируется сумма х(3) ч(4) + + х(2) ит(3). На первый вход выходного сумматора 6.1 поступает содержимое выходного регистра 7.2, а также сумматора 4. 1 произведений и полученная сумма в конце такта принимается в выходной регистр 7.1. Одновременно во второй буферный регистр заносится произведение х(2) ч(4). В первый буферный регистр 8. 1 заносится х(3) ч(4), а в буферный регистр 11.1 - содержимое второго сумматора 10.1 промежуточных результатов х(2) ю(3) +х(1) ч(4). Одновременно на первый вход второго модуля поступает исходный отсчет х(2). В первом 3.2 и втором 9.2 умножителях формируются произведения соответственно х(2) ю(2) и х(1) ю(1),которые поступают сосгветственно в первый 5.2 и второй 10.2 сумматоры промежуточных результатов. В сумматоре 4.2 произведений Формируется сумма х(2) ю(2) + + х(1) ю(1), которая через выходной сумматор 6.2 заносится в выходной регистр 7.2. Одновременно в буферный регистр 12.2 заносится прсизведение х(1) ы(2), На второй вхсд второго модуля поступает содержимое с третьего выхода первого модуля ив первом сумматоре 5.2 промежуточныхрезультатов формируется сумма х(1) ът(3) + х(2) ч(2), которая затем заносится в первый буферный регистр 8,2, а во второй буферный регистр 11.2 - принимается х(1) ы(1).В конце такта исходные отсчеты х(2) и х(3) принимаются во входные регистры 2.1 и 2,2 соответственно. Далее работа устройства повторяется.В четвертом такте на вход устройства поступает исходный отсчет х(4). В первый сумматор 5,1 промежуточных результатов заносится произведение х(4) ч(4), в во второй сумматор 10.1 промежуточных результатов - сумма х(3) ю(3)+ х(2) ю(4) . Через сумматор 4,1 произведений на второй вход выходного сумматора 6.1 заносится сумма х(4) ът(4)+х(3) ът(3), а на первый его вход поступает результат с выходного регистра 7,2, полученный в предыдущем такте, и сумма х(2) ю(2) + + х(1) ч(1)+х(4) ът(4)+х(3) ът(3) в конце такта принимается в выходной ре гистр 7.1. Одновременно на второй вход второго модуля поступает содержимое третьего буферного регистра 11.1 а во второй буферный регистр 12.1 - содержимое первого буферного регистра 8,1В первый 8,1 и третий 11.1 буферные регистры поступают соответственно результаты х(4) ю(4) и х (3) ът (3) + х (2) ч(4) . Одновременно на первый вход второго модуля поступает исходный отсчет х(3). В сумматоре 4.2 произведений формируется сумма х(3) ю(2) +х(2) ы(1), которая поступает на второй вход выходного сумматора 6.2, на первый вход которого поступает содержимое третьего буферного регистра 11,2, полученное в предыдущем такте, и результат х(3) ю(2) + + х(2) ю(1) + х(1) ът(1) заносится в выходной регистр 7.2. Окончательно в первый буферный регистр 8.2 заносится сумма х(3) ът(2)+ х(2) ч(3) + + х(1) и(4), во второй регистр 12.2- сумма х(1) ти(3)+х(2) ю(2), а в третий регистр 11.2 - сумма х(2) ы(1) + + х(1) ю(2) . В конце такта исходные отсчеты х(4) и х(3),принимаются в входные регистры 2.1 и 2,2 соответственно.В пятом такте на вход устройства поступает исходный отсчет х(5). В55 сумматоре 4.1 произведений формируется сумма х(5) ы(4)+х(4) ът(3), а в выходном сумматоре 6.1 - сумма х(5) ч(4)++х(4) ю(3) +х(3) ът(2) +х(2) ът(1) + + х(1) ът(1), которая принимается в выходной регистр 7.1. Окончательно в буферные регистры принимаются результаты: в первый регистр 8.1 х(5) ы(4), во второй регистр 12,1 х(4) ч(4), а в третий регистр 11.1 х(4) ът(3) +х(3) ът(4). Одновременно на первый вход второго модуля поступает исходный отсчет х(4). В сумматоре 4.2 произведений формируется сумма х(4) ю(2)+х(3) ч(1), а в выходном сумматоре 6,2 - сумма х(4) ът(2) + + х(3) ът(1)+х(2) ы(1)+х(1) ъ(2), которая в конце такта принимается в выходной регистр 7.2. Окончательно в буферные регистры заносятся результаты: в первый регистр 8,2 - х(4)ч(2)+ +х(2) ю(3)+х(2) ю(4), во второй регистр 12.2 - х(3)ьт(2)+х(2)ьт(3) + +х(1) ч(4), в третий регистр 11.2 х(3) ы(1) + х(1) ю(3) + х(2) ю(2). В конце такта исходные отсчеты х(5) их(4) принимаются во входные регистры 2.1 и 2,2 соответственно. В шестом такте на вход устройства поступает исходный отсчет х(6). В сумматоре 4.1 произведений формируется сумма х(6) ю(4) +х(5) т(3), а в выходном сумматоре 6.1 - сумма х(6) ът(4) + х(5) ът(3) + х(4) ът(2) + + х(3) ч(1) + х(2) ът(1) + х(1) ъ (2), которая в конце такта принимается . в выходной регистр 7.1. Окончательно в буферные регистры заносятся результаты: в первый регистр 8.1 х(6) ъ(4), во второй регистр 12,1 х(5) ът(4), в третий регистр 11.1 х(5) ът(3) +х(4) ы(4). Одновременно на вход второго модуля поступает исходный отсчет х(5). В сумматоре.42 произведений формируется суммах(5) ы(2)+ +х(4) ч(1), а в выходном сумматоре 6.2 - сумма х(5) ът(2)+х(4) ъ(1) + + х(3) ът(1) +х(1) ът(3) +х(2) ю(2) которая в конце такта принимается в выходной регистр 7.2. Окончательно в буферные регистры заносятся результаты: в первый регистр 8.2 х(5) тк(2)+х(4) ът(3)+х(3) ч(4), во второйрегистр 12.2 - х(4) ч(2) + + х(3) ы(3) +х(2) ю(4) в третий регистр 11.2 - х(4) ът(1)+х(3) ът(2) + + х(2) ът(3) +х(1) ът(4). В конце такта исходные отсчеты х(6) и х(5) принимаются во входные регистры 2.1 и 22 соответственно.5 13870В седьмом такте на вход устройства поступает исходный отсчет х(7). В сумматоре 4,1 произведений формируется сумма х(7) ю(4)+х(6) ч(3), а в выходном сумматоре 6. 1 - сумма х(7) ът(4) +х(6) ж(3) +х(3) ы(1) + + х(1) ч(3) +х(2) ы(2) +х(5) ч(2) + + х(4) ы(1), которая в конце такта принимается в выходной регистр 7. 1, Окончательно в буферные регистры заносятся результаты: в первый регистр 8,1 - хЦ) ч(4), во второй регистр 12.1 - х(6) ю(4), в третий регистр 11. 1 - х (6) ът(3) + х (5) ю(4) . Одновременно на вход второго модуля поступает исходный отсчет х(6). В сумматоре 4,2 произведений формируется сумма х(6) ы(2)+х(5) тд(1), а в выходном сумматоре 6,2 сумма х(6) ч(2)+х(5) ю(1)+х(4) ч(1) + + х(3) ъ(2) +х(2) ю(3) +х(1) ы(4), которая в конце такта принимается в выходной регистр 7.2, Окончательно в буферные регистры заносятся ре 25 зультаты: в первый регистр 8.2 х(6) ю(2)+х(5) ъ 7(3)+ х(4) ъ 7(4), во второй регистр 12. 2 - х(5) ът(2) + + х(4) ът(3)+х(3) ч(4), в третий регистр 11,2 - х(5) ът(1) +х(4) ът(2),+ + х(3) ч(3) +х(2) ът(4). В конце такта30 исходные отсчеты х(7) и х(6) принимаются во входные регистры 2.1 и 2,2 соответственно.В последнем восьмом такте на вход устройства поступает исходный отсчет х(8). В сумматоре 4.1 произведений формируется сумма х(8) ч(4)+х(7) ч(3), а в выходном сумматоре 6.1 - сумма х(8) ч(4) +х(7) ът(3)+х(6) ът(2) + 40 + х(5) ч(1)+х(4) ът(1)+х(3) ът(2) + + х(2) ю(3)+х(1) ът(4), которая в конце такта принимается в выходной регистр 7.1 в качестве результата вычисления свертки, В буферные регистры заносятся результаты: в первый регистр 8,1 - х(8) ы(4), во второй регистр 12.1 - х(7) ы(4), в третий регистр 11,1 - х(7) ът(3)+ х(6) ът(4). На вход второго модуля поступает исходный отсчет х(7). В сумматоре 4.250 произведений формируется сумма х(7) тг(2)+х(6) ът(1), а в выходном сумматоре 6,2 - сумма х(7) ъ(2) + + х(6) ът(1)+х(5) ъ 7(1) +х(4) ти(2) + + х(3) ю(3) +х(2) ы(4), которая в кон 55 це такта принимается в выходной регистр 7.2. Окончательно в буферные регистры заносятся результаты: в пер 14 6вый регистр 8. 2 - х(7) ы(2) + х (6) ъ(3)+ +х(5) ю(4),; во второй регистр 12.2 - х(6) ю(2)+х(5) ю(3)+х(4) ът(4), в третий регистр 11,2 - х(6) ю(1)+х(5)ьт(2)+ +х(4) ю(3)+х(3) ы(4). В конце такта исходные отсчеты х(8) и х(7) принимаются во входные регистры 2.1 и 2.2 соответственно.Далее устройство работает аналогично,Формулаизобре тенияЦифровой фильтр, содержащий Н/4 вычислительных модулей (Н - длина импульсной характеристики), каждый из которых содержит входной регистр, выходной регистр, два умножителя, сумматор произведений и выходной сумматор, при этом первые входы первого и второго умножителей являются входами задания соответственно первого и второго коэффициентов вычислительного модуля, первым входом которого являются соединенные между собой информационный вход входного регистра и второй вход первого умножителя, выход входного регистра является первым выходом вычислительного модуля и подключен к второму входу второго умножителя, выходы первого и второго умножителей подключены соответственно к первому и второму входам сумматора произведений, выход которого подключен к первому входу выходного сумматора, второй вход которого является вторым входом вычислительного модуля, вторым выходом которого яв ляется выход выходного регистра, информационный вход которого подключен к выходу выходного сумматора,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения фильтра, в каждый вычислительный модуль введены два сумматора и три буферных регистра причем выход первого умножителя подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого является третьим входом модуля, выход первого сумматора подключен к информационному входу первого буферного регистра, выход которого подключен к информационному входу второго буферного регистра, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого подключен к информационному входу третьего буферногоЗаказ 1496/49 Тираж 704 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 регистра, выход которого являетсятретьим выходом вычислительного модуля, и выход второго умножителя подключен к второму входу второго сумматора, первый вход первого вычислительного модуля является первым информационным входом фильтра, вторыминформационным входом которого является третий вход первого вычислительного модуля, второй выход которогоявляется информационным выходом фильтра причем первый выход д-го (1, Я 4-1) подключен к первому входу(д+1)-го вычислительного модуля, второй выход которого подключен к второму входу д-го вычислительного модуля, третий выход которого подключен к третьему входу (+1)-го вычислительного модуля, третий выход К/4-говычислительного модуля подключен квторому входу К/4-го вычислительногомодуля.