CN110999083A - 用于信号处理的设备 - Google Patents

用于信号处理的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN110999083A
CN110999083A CN201880052287.9A CN201880052287A CN110999083A CN 110999083 A CN110999083 A CN 110999083A CN 201880052287 A CN201880052287 A CN 201880052287A CN 110999083 A CN110999083 A CN 110999083A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
calculator
integrator
integrators
correction calculator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880052287.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110999083B (zh
Inventor
B·奥皮茨
L·陈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN110999083A publication Critical patent/CN110999083A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110999083B publication Critical patent/CN110999083B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00—Networks using digital techniques
    • H03H17/02—Frequency selective networks
    • H03H17/06—Non-recursive filters
    • H03H17/0621—Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing
    • H03H17/0635—Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing characterized by the ratio between the input-sampling and output-delivery frequencies
    • H03H17/0671—Cascaded integrator-comb [CIC] filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Abstract

一种用于信号处理的设备，其包括用于接收输入信号的信号输入端(10)、用于接收控制信号的控制输入端(20)以及用于对输入信号进行滤波的n阶CIC滤波器。CIC滤波器包括n个彼此相继布置的积分器(100，200)，所述积分器各自包括存储器，其中，n大于1。对于所述积分器(200)中的n‑1个第一积分器中的每个，所述设备都包括所属的校正计算器(220)，所述校正计算器用于在使用存储在相应的第一积分器(200)的存储器中的至少一个信号值的情况下校正积分误差。该设备构造成响应于控制信号地将存储的信号值传输至所属的校正计算器(220)以及清除剩余的最后积分器(100)的存储器。该所述设备构造成要么也清除第一积分器(200)的存储器、要么包括一个另外的校正计算器并且构造成响应于控制信号地将信号值也传输至所述另外的校正计算器。

Description

用于信号处理的设备
技术领域
本发明涉及一种用于信号处理的设备。
背景技术
级联积分梳状滤波器(CiC滤波器，英语：Cascaded integrator-comb filter)是窄带数字低通滤波器，所述窄带数字低通滤波器可以有效地实现并用于信号处理，然而尤其不仅用于根据Delta-Sigma调制的传感器信号处理、用于例如通信中的抽取(Dezimierung)和内插。CIC滤波器的详细描述可参见Hogenauer，Eugene B的《Aneconomical class of digital filters for decimation and interpolation》，IEEETransactions on Acoustics,Speech and Signal Processing,29(2):155-162。
CIC滤波器包括具有微分延迟的至少一个递归式的行程总和滤波器(Laufsummenfilter)、梳状区段以及所属的积分器或寄存器。然后由平均值计算器对寄存器的结果进行求平均。CIC滤波器可以相互嵌套(verschachteln)，以便在一定数量的梳状区段之后跟随相应数量的积分器，而积分器之后跟随相应数量的平均值计算器。所述数量定义CIC滤波器的阶数。在此，相比于一阶CIC滤波器，更高阶的CIC滤波器提供更好的分辨率。
在许多应用中——例如在根据本地耦合网络协议(LIN协议)的通信中，通过外设传感器接口(PSI5)、用于传感器与控制设备的通信的数字化接口(SENT)或汽车领域的通信协议来使用可变的采样区间长度。
CIC滤波器原则上只能用于恒定的采样区间长度。然而，通过匹配也可以在可变的采样区间长度的情况下使用一阶CIC滤波器。
发明内容
根据本发明，提出一种根据权利要求1的用于信号处理的设备和一种根据权利要求9的用于机动车的传感器。
该设备包括用于接收输入信号的信号输入端、用于接收控制信号的控制输入端以及用于对输入信号进行滤波的n阶CIC滤波器。CIC滤波器包括n个彼此相继布置的积分器，每个积分器都包括存储器。在此，n大于1。该设备对于积分器中的n-1个第一积分器中的每个包括所属的校正计算器，用以在使用存储在相应的第一积分器的存储器中的至少一个信号值的情况下校正积分误差。该设备构造成响应于控制信号地将所述存储的信号值传输至所属的校正计算器、清除最后积分器的存储器和/或在最后积分器的输出端处提供(英语：dump，转储)剩余的最后积分器的输入信号。此外，该设备构造成要么也清除第一积分器的存储器、要么包括另外的校正计算器且构造成将所述信号值响应于控制信号地也传输至所述另外的校正计算器。
通过响应于控制信号地清除存储器来中断积分和传输所存储的值能够实现使用具有可变的采样区间长度的更高阶的CIC滤波器。
在一种优选的实施方式中，对于最后积分器，设备包括平均值计算器。
这改善信号特性。
附加地或替代地，该设备可以对于积分器中的每个包括所属的平均值计算器，其中，属于第一积分器的平均值计算器可以分别构造用于对所属的校正计算器的输出值求平均。
这也改善信号特性。
每个校正计算器可以包括各一个所属的微分器，并且每个校正计算器都构造用于将相应的校正计算器处的输入值输送给所属的微分器，且用于在使用所述至少一个信号值的情况下对所属的微分器的输出值进行校正并输出经校正的输出值。
这是校正的一种特别有效的形式。
如果该设备包括另外的校正计算器并且构造用于将所述信号值响应于控制信号地也传输至所述另外的校正计算器，则所述另外的校正计算器可以构造用于在使用所述信号值的情况下对最后积分器的输出值进行校正，并且所属于最后积分器的平均值计算器可以构造用于对所述另外的校正计算器的输出值求平均，其中，校正计算器中的第一个可以构造用于将所述另外的校正计算器的经平均的输出值输送给所属的微分器。
然后，只有最后积分器的存储器必须被清除。
如果该设备还构造成也清除第一积分器的存储器，则所属于最后积分器的平均值计算器可以构造成自身对最后积分器的输出值进行求平均，并且校正计算器中的第一个可以构造成将最后积分器的经平均的输出值输送给所属的微分器。然后校正就不那么复杂了。
CIC滤波器可以包括n个彼此相继布置的递归式行程总和滤波器，所述递归式行程总和滤波器布置在积分器的上游。
因此使得CIC滤波器的梳状区段易于实现。
第一积分器可以包括各一个计数器，用以存储关于存储器溢出(Speicherüberfluss)的信息，并且第一积分器可以构造用于补偿存储器溢出对积分的影响。
由此实现对存储器溢出的特别好的处理。
本发明的有利的扩展方案在从属权利要求中给出并且在说明书中进行描述。
附图说明
本发明的实施例根据附图和以下描述来详细阐述。附图示出：
图1示出本发明的第一示例性实施方式；
图2示出本发明的第二示例性实施方式。
具体实施方式
图1示出具有二阶CIC滤波器的本发明的第一示例性实施方式。
所示的设备构造用于例如传感器信号的信号处理，并且该设备包括信号输入端10和控制输入端20。该设备还包括二阶CIC滤波器。CIC滤波器包括：第一递归式行程总和滤波器，其构造用于确定施加在信号输入端10处的输入信号的第一行程总和(Laufsumme)；第二递归式行程总和滤波器，其构造用于确定第一行程总和的第二行程总和。CIC滤波器还包括第一积分器200和最后积分器100，该第一积分器构造用于对第二行程总和进行积分并且包括存储器，该最后积分器构造用于对经积分的第二行程总和进行进一步积分并且同样包括存储器。
要么第一积分器(200)的存储器也被清除，要么该设备包括一个另外的校正计算器(120)，并且所述信号值也响应于控制信号地被传输至所述另外的校正计算器。
该设备还包括第一平均值计算器110，该第一平均值计算器用于对由最后积分器100进一步积分的第二行程总和进行平均。对于第一积分器200，该设备包括所属的校正计算器220，该校正计算器就其而言包括微分器230，该微分器构造用于确定经平均的经进一步积分的第二行程总和的变化。校正计算器220构造用于在使用存储在第一积分器200的存储器中的信号值的情况下对所确定的变化进行校正。
在该实施例中，该设备构造用于响应于控制输入端20处的控制信号(例如中断请求(缩写：IRQ，英语：Interrupt request)地将所述存储的信号值传输至所属的校正计算器220并且清除积分器100、200的存储器，以便如此中断积分。第一积分器200中积分的中断导致在最后积分器100中后续积分结果的误差。根据本发明，该误差通过微分器230和校正计算器220进行校正——例如在由所述另外的平均值计算器210实施加权平均之前。由于没有积分器跟随最后积分器100并且因此也不受最后积分器100的中断的影响，因此在平均值计算器110进行例如加权平均之前的校正是不必要的。
为了能够实现校正，该设备构造成将至少一个第一积分器200的所存储的输出值传输到所属的校正计算器220。在一种示例性的实施方式中，控制信号还用于建立最后积分器100与平均值计算器110之间的连接。这实现下采样(英语：downsampling)。
校正的相应形式取决于CIC滤波器的阶数。在二阶CIC滤波器的示例中，校正仅存在于将第一积分器200的作为倒数第二存储的输出值与微分器的当前输出值相加。对于更高阶的CIC滤波器，校正能够被相应地确定，以便通过清空存储器来补偿这种影响。
图2示出用于二阶CIC滤波器的本发明的第二示例性实施方式。在此，该设备仅构造成响应于控制输入端20处的控制信号地清除最后积分器100的存储器并因此中断积分。该第二示例性实施方式与第一示例性实施方式的不同之处还在于另外的校正计算器120，所述另外的校正计算器构造用于在第一平均值计算器110对进一步积分的第二行程总和求平均之前对该进一步积分的第二行程总和进行校正。在第二实施例中，相应地中断第一积分器100与另外的校正计算器120之间的连接。
为了避免溢出错误，第一积分器可以包括计数器，以便存储关于存储器溢出的信息并且接下来对存储器溢出的影响进行补偿。
可以将平均值计算器、微分器和校正计算器作为程序输入到数字信号处理器中。由此使得本发明易于匹配。
通过应用普遍的专业知识，可以将详细描述的实施例类似地扩展到三阶的或更高阶的CIC滤波器。
所提出的发明允许对具有可变的采样区间长度的协议的支持。在此，在非常短的采样区间长度的情况下也可以实现高的分辨率。因此，本发明支持高的数据速率。在本发明中，信号通过时间(Signaldurchlaufzeit)的波动是连续且确定的。因此，可以在不需要抗混叠滤波器的情况下对信号进行最佳采样，该抗混叠滤波器会导致带宽限制。

Claims (9)

1.一种用于信号处理的设备，所述设备包括信号输入端(10)、控制输入端(20)以及n阶CIC滤波器，所述信号输入端用于接收输入信号，所述控制输入端用于接收控制信号，所述n阶CIC滤波器用于对所述输入信号进行滤波，其中，所述CIC滤波器包括n个彼此相继布置的积分器(100，200)，所述积分器包括各一个存储器，其中，n大于1，其特征在于，所述设备对于所述积分器(200)中的n-1个第一积分器中的每个包括所属的校正计算器(230，220)，用以在使用存储在相应的第一积分器(200)的存储器中的至少一个信号值的情况下校正积分误差，其中，所述设备构造成将所述存储的信号值响应于所述控制信号地传输至所属的校正计算器(220)并且清除所剩余的最后积分器(100)的存储器，其中，所述设备
a)要么构造成也清除所述第一积分器(200)的存储器；
b)要么包括一个另外的校正计算器(120)并且构造成将所述信号值响应于所述控制信号也传输至所述另外的校正计算器。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备对于所述最后积分器(100)包括所属的第一平均值计算器(110)。
3.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，所述设备对于所述积分器(100，200)中的每个包括所属的平均值计算器(110，210)，其中，所属于所述第一积分器(200)的平均值计算器(210)分别构造用于对所属的校正计算器(220)的输出值进行求平均。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述校正计算器(220)包括所属的微分器(230)，并且所述校正计算器构造用于将相应的校正计算器(220)处的输入值输送给所属的微分器(230)且用于在使用至少一个所述信号值的情况下对所属的微分器(230)的输出值进行校正并输出经校正的输出值。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述设备根据b)构造，并且所述另外的校正计算器(120)构造用于在使用所述信号值的情况下对所述最后积分器的输出值进行校正，并且所属于所述最后积分器的平均值计算器(110)构造用于对所述另外的校正计算器(120)的输出值进行求平均，其中，所述校正计算器(220)中的第一个构造用于将所述另外的校正计算器(120)的经平均的输出值输送给所属的微分器(230)。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所属于所述最后积分器的平均值计算器(110)构造用于对所述最后积分器(100)的输出值进行求平均，其中，所述校正计算器(220)中的第一个构造用于将所述最后积分器(100)的经平均的输出值输送给所属的微分器(230)。
7.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，所述CIC滤波器包括n个彼此相继布置的递归式的行程总和滤波器，所述递归式行程总和滤波器布置在所述积分器(100，200)的上游。
8.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一积分器(200)包括各一个计数器，用以存储关于存储器溢出的信息，并且所述第一积分器构造用于补偿所述存储器溢出对积分的影响。
9.一种用于机动车的传感器，其中，所述传感器包括根据以上权利要求中任一项所述的设备。
CN201880052287.9A 2017-07-27 2018-06-11 用于信号处理的设备 Active CN110999083B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017212916.6A DE102017212916B3 (de) 2017-07-27 2017-07-27 Vorrichtung zur Signalverarbeitung
DE102017212916.6 2017-07-27
PCT/EP2018/065319 WO2019020258A1 (de) 2017-07-27 2018-06-11 Vorrichtung zur signalverarbeitung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110999083A true CN110999083A (zh) 2020-04-10
CN110999083B CN110999083B (zh) 2023-10-13

Family

ID=62597514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880052287.9A Active CN110999083B (zh) 2017-07-27 2018-06-11 用于信号处理的设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11398810B2 (zh)
EP (1) EP3659257A1 (zh)
JP (1) JP6967136B2 (zh)
CN (1) CN110999083B (zh)
DE (1) DE102017212916B3 (zh)
WO (1) WO2019020258A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113472354A (zh) * 2021-07-23 2021-10-01 杭州万高科技股份有限公司 一种多路信号的同步采样方法、装置、设备及介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005124155A (ja) * 2003-08-26 2005-05-12 Mitsubishi Electric Information Technology Centre Europa Bv 有理数因子によってデジタル信号のデシメーションを可能にするフィルタ
US7196648B1 (en) * 2005-12-23 2007-03-27 Cirrus Logic, Inc. Non-integer decimation using cascaded intergrator-comb filter
JP2007324660A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Sony Corp フィルタ回路、フィルタリング方法およびコンピュータプログラム
CN101222213A (zh) * 2008-01-22 2008-07-16 中兴通讯股份有限公司 基于可编程逻辑器件的插值cic滤波器及实现方法
WO2016201216A1 (en) * 2015-06-12 2016-12-15 Analog Devices, Inc. Sparse cascaded-integrator-comb filters
CN106849906A (zh) * 2017-02-10 2017-06-13 天津中兴智联科技有限公司 基于cic滤波器降低邻道功率比的方法及cic滤波器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5880973A (en) * 1996-11-20 1999-03-09 Graychip Inc. Signal processing system and method for enhanced cascaded integrator-comb interpolation filter stabilization
EP0889587B1 (de) * 1997-07-02 2005-11-16 Micronas Semiconductor Holding AG Einrichtung zur Reduktion der Datenrate
DE59710809D1 (de) * 1997-07-02 2003-11-06 Micronas Semiconductor Holding Einrichtung zur Reduktion der Datenrate
US7379002B1 (en) * 2006-12-15 2008-05-27 Freescale Semiconductor, Inc. Methods and apparatus for a multi-mode analog-to-digital converter
JP2010130185A (ja) 2008-11-26 2010-06-10 Fujitsu Ltd サンプリングレート変換回路
US8738679B2 (en) * 2009-07-03 2014-05-27 Stmicroelectronics International N.V. Offset-free sinc interpolator and related methods

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005124155A (ja) * 2003-08-26 2005-05-12 Mitsubishi Electric Information Technology Centre Europa Bv 有理数因子によってデジタル信号のデシメーションを可能にするフィルタ
US7196648B1 (en) * 2005-12-23 2007-03-27 Cirrus Logic, Inc. Non-integer decimation using cascaded intergrator-comb filter
JP2007324660A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Sony Corp フィルタ回路、フィルタリング方法およびコンピュータプログラム
CN101222213A (zh) * 2008-01-22 2008-07-16 中兴通讯股份有限公司 基于可编程逻辑器件的插值cic滤波器及实现方法
WO2016201216A1 (en) * 2015-06-12 2016-12-15 Analog Devices, Inc. Sparse cascaded-integrator-comb filters
CN106849906A (zh) * 2017-02-10 2017-06-13 天津中兴智联科技有限公司 基于cic滤波器降低邻道功率比的方法及cic滤波器

Also Published As

Publication number Publication date
JP6967136B2 (ja) 2021-11-17
CN110999083B (zh) 2023-10-13
DE102017212916B3 (de) 2018-07-19
US11398810B2 (en) 2022-07-26
WO2019020258A1 (de) 2019-01-31
US20210159888A1 (en) 2021-05-27
EP3659257A1 (de) 2020-06-03
JP2020528704A (ja) 2020-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8738679B2 (en) Offset-free sinc interpolator and related methods
CN110999083B (zh) 用于信号处理的设备
US6522275B2 (en) Method and apparatus for sample rate conversion for use in an analog to digital converter
EP3466004B1 (en) Method and apparatus for sampling rate conversion of a stream of samples
FI73552C (fi) Koppling foer ekoeliminering.
US9954514B2 (en) Output range for interpolation architectures employing a cascaded integrator-comb (CIC) filter with a multiplier
CN113630212B (zh) 一种数字信号的降采样方法及降采样装置
JP4930510B2 (ja) 信号受信装置及び波形整形方法
EP3890191A1 (en) Filter apparatus and control method
US6901355B2 (en) Method for correcting non-linearities of an output signal of an electrical component, particularly a measuring transducer
CN110708069B (zh) 一种异步采样率转换装置及转换方法
US5410498A (en) Decimation circuit and method for filtering quantized signals while providing a substantially uniform magnitude and a substantially linear phase response
KR101123605B1 (ko) 원하는 출력 샘플들과 대응 입력 샘플들 사이의 상대 타이밍의 정수 표시
US6567027B2 (en) Method and apparatus for analog to digital conversion utilizing a moving sum
US6161118A (en) Digital comb filter having a cascaded integrator stage with adjustable gain
CN110535619B (zh) 多速率数字传感器同步
NO154030B (no) Signalbehandlende kretsanordning for talesignaler over en abonnentlinje.
EP1017218B1 (en) Method and device for detecting an off-hook condition of a local telephone and modem including such a device
CN113726691B (zh) 带宽预留方法、装置、设备以及存储介质
CN102710237A (zh) 一种一阶数字低通滤波方法、滤波器及电子设备
JP3074347B2 (ja) デジタル保護リレー装置
JP2826403B2 (ja) 受信装置
CN115420306A (zh) 基于数字滤波方式的陀螺仪温漂补偿的实施方法和系统
CN116886073A (zh) Cic滤波器的实现方法、信号处理装置、设备及存储介质
CN116567449A (zh) 阀门状态监测通讯方法、装置、通讯装置、服务器、系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant