Цифровой фильтр с дельта-модуляцией

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 19) 1) 4 Н 03 М 3/04, Н 06 УДАРСТ 8 ЕКНЫИ КОМИТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рО.пой озно" нфро" е системьНаукова 1 с акап д ССР 1987.А-МОДУЛЯсо оже ераи тение относится к вычислинике и технике связи, Его,89, Бюл.У 45имченко72.542:681.32(08бной В.А.,Бортовьсигналов. - Киев:4, с.86.ое свидетельствокл. Н 03 Н 17/ОВОЙ ФИЛЬТР С ДЕЛ использовани в устроистнах пифобработки елучацньг процесс вляет повысить, быстродействие Цвой фильтр содержит генератор 1пульсов, двоичные счетчики 2 3формирователь 4 импульсов, блокоперативной памяти, буферный ре8, блок 9 постоянной памяти иливающие сумматоры 11 - 13. Блавведению формирователя 5 импульуправляемого переключателя 7 имультиплексора 1 О в фильтре умнние реализуется лишь на оп исложен 1)я и сдвига, 2 з.п. ф-лы,5сгзначения 2 объединено с чтением этихвеличин с блока постоянной памятии соответствует сдвигу на г разрядов в сторону старших разрядов, который выполняется при помощи демультиплексора 10.Перед началом фильтрации необходимо провести обнуление нанаппиваюцих сумматоров 11 - 13, регистра 8, а в блок 6 оперативной памяти занести последовательность нупеиьи нагон 0( (Цепи сброса на фиг.1 це показаны). При этом на выходах Фильтра устанавливается нулевое значение сигнала. Такое обнуление необходимо проводить также при случайных сбоях, например, питания, чтобы предотвратить накопление ошибок в выходном сигна 1(е фильтра.В блоке 9 памяти записаны вепичи( (1ны 3 укак функция М р значений одноименных раэоядов (г = сопвТ)с, К = . ,1(-), -й-Р группы Ч = О,ршагов квантования входного сигнала с учетом разрядовсем укаэанных шагов квантовая (ния. Запись проводится следующим образом. Все адресное попе блока 9 разбито на р секций, каждая из которых адресуется старшими разрядами счетчика 2, поступающими на адресные входы блока 9 памяти. В свою очередь, каждая из секций имеет 2 М/р частей, адресуемых знаковыми разрядами, записанными в регистре 8. Каждая из этих частей содержит 2 " ячеек, в которых записаны соответствующие(Яы(значения 3 у(с учетом знаковых раз. - . рядов), читаемые с блока 9 памяти по значениям последовательности неэнаковых одноименных разрядов М/р последовательных шагов квантования входГ ("1ного сигналы (ее,еда, г 1 ь. Таким образом, требуемьпй объем памятирм(рблока 9 равен Я = 2 р ячеек,Генератор 1 импульсов генерирует непрерывную последовательность импульсов (фиг.4 а) с частотой 1 = Т р Ь, где Т - период частоты дискретизации входного сигнала. Импульсы (фиг.4 а) поступают на счетчик 2, имеющий коэффициент деления рЬ. В конце каждого периода дискретизации Т после заполнения счетчика 2 на его выходе пере ция вхо ковых р начиная со зна -одм дного сигнала,Г азрядов 8 1(е, +1)/2 е; Ь:- 1,1, 8, Е 0,1 а а значения г, и соответствуют сигналам на выходах младших и старших разрядов счетчика 2,Прц нулевом значении младших разрядов счетчика 2 формирователь 5 ца своем первом выходе 29 генерирует импульс (фиг.4 в), по переднему фронту которого в регистре 8 Фиксируется (М/р)-битовое слово, состоящее иэ знаковых разрядов шагов квантования входного сигнала ,(Ь-) 1 Б К =- + 1, -(и+1)к)мод мр р(ф ц = О,р-. Поэт. му, тк как К = 1,Ма то все значения О у , считываемые с выходов блока 9 1(.мяти по последовательности одноименных разрядов с )8 , , 1, г = О-2, К ( д,),М 2773бпоилеця формируется импульс, пере -к.(ючсзющий счетчик 3 с коэффициентомдге (ия М в следующее положение.5Последовательность шагов квантования входного сигнала в формате многоуровневой дельта- цли дифференциальной г(мп;пьецо-кодовой модуляции свхе дов устройства поступает ца ццгфс рмаццонцые входы блока 6 оперативнойпамяти, По нулевому значению вьгходцого кода счетчика 2 Формирователь 4 геигррует импульс (фиг,4 б), прц наличиикот рого производится запись .лагаквсз.(товация входного сигнала в блок 6.1 ассмотрим функционирование цифрового Фильтра с момента временикогда ца выходе Формирователя 4 появ-.ляется укаэанный импульс (фиг.4 б).70 Пус(ь в этом и-м периоде дискретизации состояние счетчика 3 равно(и) шос 1 1, 3 = О, 11-. Тогда ана(нчение шага Бзаписывается в 1-истолбец матрицы запоминающих ячеек 25 14 блока 6 памяти, Одновременно по коду, соответствующему выходному сигца,у счетчика 2, с выходов блока 6 памяти считывается (М/р)-битовая последовательность, состоящая из Ьр групп 30 одноименных разрядов шагов квантова 1527713аМ М + 1, -(Ч + 1), Ч = О,р, соответствуют и-му периоду дискретизации входного сигнала, причем и 5значение старших разрядов счетчика 2, поступающее на адресные входы блока 9 памяти. Значение г (младшие разряды счетчика 2) поступает на управляющие входы демультиплексора 10, в результате чего осуществляется сдвиг значе1,р 1ния 1 у р 1 в сторону старших разрядов, т.е. на выходе демультиплексора10 формируется последовательность(,1значений 2 1 у, . При каждом значении младших разрядов счетчика 2 формирователь 5 импульсов генерирует на втором выходе 30 импульс (фиг.4 г), по переднему фронту которого последо вательность значений 2 а у"записывается в сумматор 11, где суммируется с,его предЪщущим значением. Поэтому в конце периода дискретизации Т после поступления р(Ь) им- к 5пульсов с второго выхода 30 формирователя 5 в сумматоре 11 формируетсязначение, равное Ч у. По переднемуфронту сигнала (фиг.4 б) указанноезначение записывается в сумматор 3012, где суммируется с его предыдущимзначением, формируя значение Ч у; асумматор 11 обнуляется, чем обеспечивается очередной цикл накопления значения Ч у . Аналогично в этом периоде дискретизации по заднему , фронту сигнала (фиг.4 б) значение Чу иэ сумматора 12 записывается в сумматор 13, где суммируется с егоС предыдущим значением, в результате чего на выходах фильтра формируется значение выходного сигнала в формате импульсно-кодовой модуляции. В последующие периоды дискретизации цифровой фильтр с дельта-модуляцией работает аналогично.Блок 6 оперативной памяти работает следующим образом.На вторые адресные входы 19 блока 6 поступает код, соответствующий значению сигнала на выходах разрядов счетчика 3. Пусть состояние счетчика3 равно 1 Тогда при наличии импульса с выхода формирователя 4, поступающего на управляющий вход 20 ( разрешения записи) возбуждается 3-я шина .р1 выходов 23 второго дешифратора 16, в результате чего производится запись с информационных входов 17 в 1-й столбец матрицы запоминающих ячеек 14. На первые адреспые входы 8 блока 6 поступает код, соответствующий чначен сигнала на выходах разрядов счетчика 2, Децшфратор 15, дешифрируя состояние младших разрядов счетчика 2, возбуждает г-ю шину первых выходов 21 первого дешифратора 15, а дешифрируя К-тое состояние старших разрядов счетчика 2 и 3-тое состояние счетчика 3, возбуждает М/р последовательных шин вторых выходов 22, начиная с шины 3+1, причем номера возбужденных шин выходов 22 равны с тос 1 М = 3+1 с, К 1,М 7 р. В результате этого на щннщвыходов блока 6 памяти поступают значения сигналов, записанных . по последовательным ячейкам К г-й стро( ки. Указанные сигналы поступают на входы управляемого переключателя 7, осуществояющего их перестановку по значению 3, поступающему на управляющие входы со счетчика 3. Перестановка заключается в смещении на 1 номеров возбужденных шин выходов блока 6, в результате чего сигнал с о-й шины поступает на К-й выход переключателя 7.Формирователь 4 импульсов, выделяющий нулевое состояние счетчика 2, может быть выполнен в виде К-входового, К = 1 о 1 (рЪ)р элемента ИЛИ-НЕ.При Ь 4, М = 64, р = 16 число сложений равно Б = 48. Таким образом, введение в устроиство блоков 5-10 с соответствующими связями и соответствующая реализация блока 6 памяти позволяют выполнить вычисление выходного сигнала цифрового фильтра с дельта- модуляцией только при помощи операций сложения, совмещенных с операциями сдвига, что обусловливает получение высокого быстродействия фильтра от формата (вида) дельта-модуляции для представления импульсной характеристики. Число сложений для данного фильтра равно 11 =р(Ь) и при выборе значенияМр ( - число сложений дпя вычисленийвыходного сигнала фильтра может быть существенно меньше длины импульсной характеристики: Б с М. Отметим, что для фильтров с импульсно-кодовой модуляцией указанного соотношения достичь практически невозможно из-за высокого значения разрядности Ь.10 Формула изобретения1. Цифровой фильтр с дельта-модуляцией,содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с входом первого двоичного счетчика, выходы разрядов подключены к входам первого формирователя импульсов, выход кото- рого соединен с управляющим входом блока оперативной памяти, информаци О онные входы которого являются входами фильтра, выход переполнения первого двоичного счетчика подключен к входу второго двоичного счетчика, буферный регистр, блок постоянной 15 памяти, первый - третий накапливающие сумматоры, тактовые входы второго и третьего накапливающих сумматоров объединены с входом обнуления первого накапливающего сумматора, выходы 20 первого и второго накапливающих сумматоров соединены с информаиионными входами соответственно второго и третьего накапливающих сумматоров, выходы третьего накапливающего сумматора являются выходами фильтра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия фильтра, в него введены управляемый переключатель, демультиплексор и второй формирователь импульсов, такто- вый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, информационные входы второго формирователя импульсов объединены с первыми адресными входами 5 блока оперативной памяти и подключены к выходам разрядов первого двоичного счетчика, выходы второго двоичного счетчика соединены с управляющими входами управляемого переключателя и 40 вторыми адресными входами блока оперативной памяти, выходы которого подключены к информационным входам управляемого переключатеЛя, выходы которого соединены с первыми инфор мационными входами блока постоянной памяти и информационными входами буферного регистра, выходы которого подключены к вторым информационным входам блока постоянной памяти, вы ходы которого соединены с информационными входами демультиплексора, управляющие входы которого и адресные входы блока постоянной памяти подключечы к выходам соответственно 55 младших и старших разрядов первого двоичного счетчика, первый и второй выходы второго формирователя импульсов и выходы демультиплексора соединены соответственно с управляющим входом буферного регистра, тактовым и информационными входами первого накапливающего сумматора, вход обнуления которого подключен к выходу первого формирователя импульсов.2, Фильтр по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок оперативной памяти содержит матрицу Ь х М запоминающих ячеек (Ь - разрядность шагов квантования входного сигнала, М - длина импульсной характеристики фильтра) и дешифраторы, информационные входы запоминающих ячеек первой - Ь-й строк матрицы соответственно объединены и являются информацион- ными входами блока, первые входы первого и вход стробирования второго дешпфраторов являются соответственно первыми адресными и управляющим входами блока, вторые входы первого и информационные входы второго дешифраторов соответственно объединены и являются вторыми адресными входамиблока, первые и вторые выходы первог и выходы второго дешифраторов подключены соответственно к первым входам разрешения считывания запоминающих ячеек первой - Ъ-й строк матрицы, вторым входам разрешения считывания и входам разрешения записи запоминающих ячеек первого М-го столбцов матрицы, выходы запоминающих ячеек первого - М-го столбцов матрицы соответственно объединены и являются выходами блока.3. фильтр по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что второй формирователь содержит элементы И и эле мент ИЛИ-НЕ, входы которого являются информационными входами формирова теля, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого и запрещающим входом второго элементов И, второй вход первого и разрешающий вход второго элементов И объединены и являются тактовым входом формирователя, выходы первого и второго элементов И являются соответственно первым и вторым выходами формирователя.1527713 Корректор В. Кабаций Редак ковецка Тирак 884твенного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб писно роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101 Заказ 7518/5 ВНИИПИ Госуд Составитель О.РевинскийТехред Л, Олийнык открытиям при ГКНТ ССС