JP2001024478A - Digital filter circuit - Google Patents

Digital filter circuit

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JP2001024478A
JP2001024478A JP11190254A JP19025499A JP2001024478A JP 2001024478 A JP2001024478 A JP 2001024478A JP 11190254 A JP11190254 A JP 11190254A JP 19025499 A JP19025499 A JP 19025499A JP 2001024478 A JP2001024478 A JP 2001024478A
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JP
Japan
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clock pulse
frequency
digital filter
clock
filter circuit
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JP11190254A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Yamagami
裕 山上
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Application filed by NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd filed Critical NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To continuously shift frequency characteristic in a frequency axis direction and maintaining the shape of original frequency characteristic also at the time of shifting by executing arithmetic processing for outputting only an optional frequency band in synchronization with a second clock pulse with respect to rate conversion data and converting the arithmetic result to data synchronizing with a first clock pulse to output. SOLUTION: A VFO 4 being a variable frequency oscillator generates a clock pulse 9 of a frequency fv to be fixed by a frequency control signal 7d inputted from a signal line 7. In addition, the sampling clock 6s of a frequency fs is inputted. Digital data sampled by synchronizing with the clock 6s of the line 6 is inputted to a signal line 5 and a sampling rate is converted from the frequency fs to fv by a first sampling rate converter 1. After being processed by the digital filter 2 of a fixed coefficient, the data is outputted to a signal line 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特にサンプリング
レートを変化させることによって元信号に対する周波数
特性を任意にシフトすることが可能なデジタルフィルタ
回路に属する。
The present invention relates to a digital filter circuit capable of arbitrarily shifting a frequency characteristic of an original signal by changing a sampling rate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のデジタル信号処理回路、特にデジ
タルフィルタ回路において、周波数特性をシフトする方
法は、主にフィルタの周波数特性を支配している演算係
数を切り替えて実現していた。
2. Description of the Related Art In a conventional digital signal processing circuit, in particular, in a digital filter circuit, a method of shifting a frequency characteristic has been realized mainly by switching an arithmetic coefficient which governs a frequency characteristic of a filter.

【0003】デジタルフィルタは一般的に、被処理デー
タを帰還する経路を持つことによって無限のインパルス
応答特性を有するIIRフィルタと、帰還経路を持たず
有限のインパルス応答特性を有するFIRフィルタとに
大別されるが、何れの場合であっても保持回路、加算回
路、および乗算回路によって構成される。このようなデ
ジタルフィルタの代表的な例として、Biquadと称
する2次IIRフィルタのシグナルフローの一例を図1
6に示す。
Digital filters are generally classified into an IIR filter having an infinite impulse response characteristic by having a path for returning processed data, and an FIR filter having no finite impulse response characteristic without a feedback path. However, in any case, it is composed of a holding circuit, an adding circuit, and a multiplying circuit. As a typical example of such a digital filter, an example of a signal flow of a second-order IIR filter called Biquad is shown in FIG.
6 is shown.

【0004】この種のフィルタの特性は、シグナルフロ
ーによって表される演算手順および乗算係数によって定
まる。したがってフィルタの特性を変化させるにはシグ
ナルフローを変更するか、または係数を変更する必要が
ある。しかし、シグナルフローの変更は、ソフトウェア
によって信号処理を行う汎用性の高いシステムにおいて
のみ可能であって、用途を特化したシステムではシグナ
ルフローを固定した専用ハードウェアを用いる場合が一
般的であるため、係数を変化させる以外にはフィルタの
特性を変化させる手段が無かった。また、仮に演算手順
を変えてしまうとフィルタの基本特性が大幅に変化する
ことになり、周波数特性を連続的にシフトするような目
的には適さないので、ほとんど行われていなかった。
[0004] The characteristics of this type of filter are determined by a calculation procedure and a multiplication factor represented by a signal flow. Therefore, changing the characteristics of the filter requires changing the signal flow or changing the coefficient. However, it is possible to change the signal flow only in a highly versatile system that performs signal processing by software, and it is common for dedicated systems to use dedicated hardware with a fixed signal flow. There is no means for changing the characteristics of the filter other than changing the coefficients. Also, if the calculation procedure is changed, the basic characteristics of the filter will change greatly, and it is not suitable for the purpose of continuously shifting the frequency characteristics.

【0005】一方、係数を切り替える場合に於いても、
周波数特性の変化量を使用上連続とみなせる程度に小さ
くするためには多くの係数が必要となり、係数を格納す
るROM等の規模も大きくなった。
On the other hand, when the coefficient is switched,
In order to reduce the amount of change in the frequency characteristic to such a degree that it can be regarded as continuous in use, many coefficients are required, and the scale of a ROM or the like for storing the coefficients is also increased.

【0006】例えば公開特許公報・昭60−24131
4号公報に開示されているデジタルフィルタにおいて
は、遅延回路の段数が選択可能なハードウェア、および
複数のフィルタ特性に対応する係数を設定できるEPR
OMを搭載することによって、1つのハードウェアで異
なる特性のフィルタを実現している。しかしこの例の場
合、目的とする複数の特性に対してそれぞれに必要な係
数群を選択的にEPROMから読み出す必要があるの
で、EPROMの規模の増大は避けられない。
[0006] For example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 60-24131
In the digital filter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4 (1994) -208, hardware in which the number of stages of a delay circuit can be selected, and EPR in which coefficients corresponding to a plurality of filter characteristics can be set
By mounting the OM, filters having different characteristics are realized by one piece of hardware. However, in the case of this example, it is necessary to selectively read out from the EPROM a coefficient group required for each of a plurality of desired characteristics, so that an increase in the scale of the EPROM cannot be avoided.

【0007】この方法に対して、例えば公開特許公報・
特開平6−164319号公報に開示されているよう
に、係数を補間する方法が提案されている。この手法は
設定しようとする全ての周波数特性に対応した係数の組
を全て持つことはせずに、適当な間隔で選定された係数
の組だけをテーブルに持ち、テーブルに存在しない設定
値に対しては補間を行うことによって、連続的な周波数
特性シフトを実現している。
[0007] In contrast to this method, for example,
As disclosed in JP-A-6-164319, a method for interpolating coefficients has been proposed. This method does not have all coefficient sets corresponding to all the frequency characteristics to be set, but has only a set of coefficients selected at appropriate intervals in a table. By performing interpolation, a continuous frequency characteristic shift is realized.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
デジタルLSIの高速化、高集積化、低価格化が進むに
つれて、デジタルフィルタの適用範囲が広がり、特に温
度、電圧、機械的衝撃などの影響が無いデジタル回路の
長所を生かして、従来アナログ回路が使われていた分野
にもデジタル化が進んできている。
However, in recent years,
As digital LSIs become faster, more integrated, and lower in price, the application range of digital filters expands. Especially, taking advantage of digital circuits that are not affected by temperature, voltage, mechanical shock, etc., conventional analog circuits can be used. Digitization is also progressing in the fields where it was used.

【0009】このようなデジタルフィルタの応用分野と
しては、例えば無線通信機のIF(中間周波)またはA
F(低周波)フィルタや、電話における音声帯域のロー
パスフィルタなどがある。前者の場合、近接周波数にお
ける他局の混信を除去するために急峻な遮断特性が要求
され、また、後者の場合は、電話器や交換機等のシステ
ム全体が8kHzでサンプリングするデジタル処理にな
っているため、折り返し雑音となる4kHz以上の成分
を十分に減衰し、且つ通過域の利得が平坦であることが
要求される。
As an application field of such a digital filter, for example, IF (intermediate frequency) or A
There are an F (low frequency) filter and a low-pass filter for a voice band in a telephone. In the former case, a steep cutoff characteristic is required in order to remove interference of other stations in the nearby frequency, and in the latter case, the whole system such as a telephone and a switch is digitally processed to sample at 8 kHz. Therefore, it is required that the component of 4 kHz or more, which is aliasing noise, be sufficiently attenuated, and that the gain of the pass band be flat.

【0010】何れの場合も、カットオフ以下ではきわめ
て平坦であって、カットオフ以上ではきわめて急峻な遮
断特性が好ましい。このような特性のフィルタは、高次
のデジタルフィルタを用いるとともに、伝達関数の零点
および極を適切に選定することによって実現される。
In any case, it is preferable that the cut-off characteristics be extremely flat below the cut-off and extremely sharp above the cut-off. A filter having such characteristics is realized by using a high-order digital filter and appropriately selecting zeros and poles of the transfer function.

【0011】ところが、このような状況の中で、従来技
術には以下に掲げる問題点があった。それは、こうして
理想的な特性が実現されたフィルタに対してカットオフ
周波数を微調整する場合、従来の技術では良好な特性を
維持することが困難であるという点である。その理由は
前述のように通過域の平坦性と急峻な遮断特性を兼ね備
えた高次のフィルタにおいては、周波数特性に対する零
点および極の影響が非常に高いからである。
However, in such a situation, the prior art has the following problems. That is, in the case where the cutoff frequency is finely adjusted with respect to the filter having the ideal characteristics, it is difficult to maintain good characteristics with the conventional technology. The reason is that, as described above, in a high-order filter having both passband flatness and steep cutoff characteristics, the influence of the zero point and the pole on the frequency characteristics is extremely high.

【0012】例えば、前記公開特許公報・特開平6−1
64319号公報に開示された方法では補間によって零
点および極に誤差を生じるため、カットオフ周波数近傍
の特性が変化してしまうという問題があった。
For example, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
In the method disclosed in Japanese Patent No. 64319, an error occurs at the zero point and the pole due to the interpolation, so that there is a problem that the characteristics near the cutoff frequency change.

【0013】この問題を回避するためには補間の対象区
間を短くする必要があるが、これは同時に係数テーブル
を大きくすることを意味するので、特にLSI化する場
合には製造コストの増大につながるため有効な手段では
ない。また仮に、補間を行わずに必要な全ての係数をテ
ーブルに持つことが許される場合であっても、係数自体
が有限語長のデジタルデータであるため、理論上の理想
値に比較してLSB相当程度の誤差を持ち得る。この誤
差は、理想値を実際の回路の語長に丸める際に生じるも
のである。
In order to avoid this problem, it is necessary to shorten the section to be interpolated. However, this means that the coefficient table is enlarged at the same time, and this leads to an increase in the manufacturing cost especially in the case of LSI. This is not an effective means. Even if it is permitted to have all necessary coefficients in the table without performing interpolation, since the coefficients themselves are digital data having a finite word length, the LSB is compared with the theoretical ideal value. It can have a considerable error. This error occurs when the ideal value is rounded to the word length of the actual circuit.

【0014】従って、係数の組を複数持つシステムの場
合、個々の係数が理想特性となるように選定されたとし
ても、丸め誤差の程度は係数ごとに異なるので、理想特
性をそのままシフトした周波数特性とはなり得ない。一
例として、サンプリングレートが32kHzの8次のI
IRフィルタについて、係数の誤差が無い場合と有る場
合の周波数特性をそれぞれ図14および図15に示す。
図14は誤差の無い場合、図15は各係数が8ビットの
LSBに相当する程度の誤差を含んだ場合である。この
例を見ると、誤差のある方の特性にはカットオフ近傍に
異常なピークが存在していることがわかる。
Therefore, in the case of a system having a plurality of sets of coefficients, even if each coefficient is selected so as to have ideal characteristics, the degree of the rounding error differs for each coefficient. Can not be. As an example, an eighth-order I with a sampling rate of 32 kHz
14 and 15 show frequency characteristics of the IR filter when there is no coefficient error and when there is a coefficient error.
14 shows a case where there is no error, and FIG. 15 shows a case where each coefficient includes an error corresponding to an 8-bit LSB. From this example, it can be seen that an abnormal peak exists near the cutoff in the characteristic having the error.

【0015】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、周波数特性を周波
数軸方向に連続的にシフト可能であり、且つシフトした
際にも元の周波数特性の形状が維持されるデジタルフィ
ルタ回路を提供する点にある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to enable the frequency characteristic to be continuously shifted in the frequency axis direction, and to maintain the original frequency even when shifted. An object of the present invention is to provide a digital filter circuit in which the shape of the characteristic is maintained.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべく、以下に掲げる構成とした。請求項1記載の発明
の要旨は、周波数特性を任意にシフトすることが可能な
デジタルフィルタ回路であって、第1のクロックパルス
が入力される受信手段と、周期を任意に設定することが
可能な第2のクロックパルスを生成する可変周波数クロ
ック発生手段と、前記第1のクロックパルスに同期して
入力されたデジタルデータを前記第2のクロックパルス
に同期したレート変換データに変換して出力する第1の
レート変換手段と、前記レート変換データに対し、任意
の周波数帯域のみを出力する演算処理を、前記第2のク
ロックパルスに同期して行い、演算結果を出力するデジ
タルフィルタと、前記第2のクロックパルスに同期した
前記演算結果を前記第1のクロックパルスに同期したデ
ータに変換して出力する第2のレート変換手段とを備え
ることを特徴とするデジタルフィルタ回路に存する。請
求項2記載の発明の要旨は、前記可変周波数クロック発
生手段は、電圧制御発振器であることを特徴とする請求
項1に記載のデジタルフィルタ回路に存する。請求項3
記載の発明の要旨は、前記可変周波数クロック発生手段
は、前記第2のクロックパルスより十分に高い周波数の
クロックパルスが入力されるカウンタ回路であって、任
意に設定された回数を計数するたびにパルスを出力する
可変分周回路であることを特徴とする請求項1に記載の
デジタルフィルタ回路に存する。請求項4記載の発明の
要旨は、前記第1のレート変換手段は、前記第1のクロ
ックパルスを前記第2のクロックパルスに同期化する同
期化手段と、該同期化手段より出力されたクロックパル
スを前記第2のクロックパルスの周期だけ遅延する遅延
手段とを備え、前記同期化手段より出力されたクロック
パルスと前記遅延手段より出力されたクロックパルスと
の時差の期間だけ入力された前記デジタルデータを通過
させ、それ以外の期間は入力された前記デジタルデータ
をマスクすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
に記載のデジタルフィルタ回路に存する。請求項5記載
の発明の要旨は、前記第2のレート変換手段は、前記第
1のクロックパルスを前記第2のクロックパルスに同期
化する同期化手段と、該同期化手段より出力されたクロ
ックパルスによって前記デジタルフィルタより入力され
た前記演算結果をラッチして出力することを特徴とする
請求項1〜4のいずれかに記載のデジタルフィルタ回路
に存する。請求項6記載の発明の要旨は、前記第2のク
ロックパルスは、前記第1のクロックパルスより、周波
数が高いことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記
載のデジタルフィルタ回路に存する。請求項7記載の発
明の要旨は、請求項1〜6のいずれかに記載のデジタル
フィルタ回路を備えるICに存する。請求項8記載の発
明の要旨は、請求項1〜6のいずれかに記載のデジタル
フィルタ回路を備える電子回路基盤に存する。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention has the following constitution. The gist of the invention according to claim 1 is a digital filter circuit capable of arbitrarily shifting a frequency characteristic, wherein a receiving unit to which a first clock pulse is input and a cycle can be arbitrarily set. Variable frequency clock generating means for generating a second clock pulse, and converting digital data input in synchronization with the first clock pulse into rate conversion data in synchronization with the second clock pulse, and outputting the converted data. A first rate conversion means, a digital filter for performing an arithmetic processing for outputting only an arbitrary frequency band on the rate converted data in synchronization with the second clock pulse, and outputting an arithmetic result; Second rate conversion means for converting the calculation result synchronized with the second clock pulse into data synchronized with the first clock pulse and outputting the data. It consists in the digital filter circuit according to claim Rukoto. The gist of the invention according to claim 2 resides in the digital filter circuit according to claim 1, wherein the variable frequency clock generating means is a voltage controlled oscillator. Claim 3
The gist of the described invention is that the variable frequency clock generating means is a counter circuit to which a clock pulse having a frequency sufficiently higher than the second clock pulse is inputted, and that the clock circuit is configured to count an arbitrarily set number of times. The digital filter circuit according to claim 1, wherein the digital filter circuit is a variable frequency dividing circuit that outputs a pulse. The gist of the invention according to claim 4 is that the first rate conversion means synchronizes the first clock pulse with the second clock pulse and a clock output from the synchronization means. Delay means for delaying a pulse by the cycle of the second clock pulse, wherein the digital signal is inputted only during a time difference between the clock pulse output from the synchronization means and the clock pulse output from the delay means. The digital filter circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein data is passed, and the input digital data is masked during other periods. The gist of the present invention is that the second rate conversion means synchronizes the first clock pulse with the second clock pulse and a clock output from the synchronization means. The digital filter circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the calculation result input from the digital filter is latched and output by a pulse. The gist of the invention according to claim 6 resides in the digital filter circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein the second clock pulse has a higher frequency than the first clock pulse. . The gist of the present invention resides in an IC including the digital filter circuit according to any one of claims 1 to 6. The gist of the present invention resides in an electronic circuit board including the digital filter circuit according to any one of claims 1 to 6.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1は本発明における実施
の形態の一例を表すブロック図である。図1に示すよう
に、本実施の形態に係るデジタルフィルタ回路に於い
て、VFO4は可変周波数発振器であり、信号線7より
入力される周波数制御信号7dによって定まる周波数f
vのクロックパルス9を生成する。また信号線6には周
波数fsのサンプリングクロック6sが入力される。一
方信号線5には信号線6のサンプリングクロック6sに
同期してサンプリングされたデジタルデータが入力さ
れ、第1のサンプリングレート変換器1でサンプリング
レートがfsからfvに変換され、固定係数のデジタル
フィルタ2において処理された後、第2のサンプリング
レート変換器3でサンプリングレートがfvからfsに
戻されて、信号線8に出力される。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the digital filter circuit according to the present embodiment, VFO4 is a variable frequency oscillator, and has a frequency f determined by a frequency control signal 7d input from the signal line 7.
v clock pulse 9 is generated. Further, a sampling clock 6 s having a frequency fs is input to the signal line 6. On the other hand, digital data sampled in synchronization with the sampling clock 6 s of the signal line 6 is input to the signal line 5, the sampling rate is converted from fs to fv by the first sampling rate converter 1, and a digital filter having a fixed coefficient After the processing at 2, the sampling rate is returned from fv to fs by the second sampling rate converter 3 and output to the signal line 8.

【0018】固定係数のデジタルフィルタ2は、サンプ
リングレートがfvのデジタルフィルタであればどのよ
うな回路であってもよい。
The fixed coefficient digital filter 2 may be any circuit as long as the digital filter has a sampling rate of fv.

【0019】一般にデジタルフィルタ回路のようなサン
プリングされたデータに対して処理を行うフィルタ回路
では、被処理データに対する時間がサンプリングレート
を基準に定義される。したがって時定数や周波数のよう
に時間に関係するパラメータは、すべてサンプリングレ
ートを定めなければ意味を持たない。このことは、同じ
処理を行う回路であっても、そこに与えるデータのサン
プリングレートが異なれば、その回路の持つ特性が変わ
ることを意味する。
In general, in a filter circuit such as a digital filter circuit that performs processing on sampled data, a time for data to be processed is defined based on a sampling rate. Therefore, all parameters related to time, such as a time constant and a frequency, have no meaning unless the sampling rate is determined. This means that even if the circuits perform the same processing, the characteristics of the circuits change if the sampling rates of the data supplied to the circuits are different.

【0020】本発明はこの特徴を利用し、一定のサンプ
リングレートfsでサンプリングされたデータ列を可変
サンプリングレートfvのデータ列に変換し、サンプリ
ングレートがfvの系の中でフィルタ処理を行うことに
よって、フィルタの周波数特性を周波数方向に任意にシ
フトさせるものである。
The present invention utilizes this feature to convert a data sequence sampled at a constant sampling rate fs into a data sequence with a variable sampling rate fv, and perform filtering in a system with a sampling rate fv. , Arbitrarily shifts the frequency characteristics of the filter in the frequency direction.

【0021】図2は第1のサンプリングレート変換器1
の具体的な回路図の一例、図3はそのタイミング図であ
る。図2および図3において、周波数fsのサンプリン
グクロック6sはfsに比較して十分に高い周波数fv
のクロックパルス9に同期して動作するフリップフロッ
プおよび論理回路21によって、クロックパルス9(f
v)に同期して遅延を受けるとともに、サンプリングク
ロック6s(fs)のクロックの立ち上がりごとに1回
の割合で発生するワンショットパルス22となってマス
ク回路23に入力される。マスク回路23はワンショッ
トパルス22がアクティブな期間だけ入力データ5dを
レート変換出力24にそのまま通過させ、それ以外はゼ
ロデータを出力する回路であり、入力データ5dの各ビ
ットに対してAND論理をとることで実現される。
FIG. 2 shows a first sampling rate converter 1
FIG. 3 is a timing chart showing an example of a specific circuit diagram of FIG. 2 and 3, the sampling clock 6s having the frequency fs has a frequency fv which is sufficiently higher than the frequency fs.
Of the clock pulse 9 (f) by the flip-flop and the logic circuit 21 which operate in synchronization with the clock pulse 9 of FIG.
In addition to receiving a delay in synchronization with v), a one-shot pulse 22 generated once every time the rising edge of the sampling clock 6s (fs) is input to the mask circuit 23. The mask circuit 23 is a circuit that allows the input data 5d to pass through the rate conversion output 24 as it is only during a period in which the one-shot pulse 22 is active, and outputs zero data otherwise. The AND logic is applied to each bit of the input data 5d. It is realized by taking.

【0022】こうしてサンプリングクロック6s(f
s)に同期した入力データ5dはクロックパルス9(f
v)に同期したデータに変換され、またクロックパルス
9(fv)がサンプリングクロック6s(fs)に対し
て非同期であっても、レート変換出力24には入力デー
タ5dの変化点を避けて出力されるので、データは必ず
クロックパルス9(fv)に同期して変化する。
Thus, the sampling clock 6s (f
s) is synchronized with the clock pulse 9 (f
v), and even if the clock pulse 9 (fv) is asynchronous with respect to the sampling clock 6 s (fs), the data is output to the rate conversion output 24 avoiding the transition point of the input data 5 d. Therefore, data always changes in synchronization with the clock pulse 9 (fv).

【0023】図4は第2のサンプリングレート変換器3
の具体的な回路図の一例、図5はそのタイミング図であ
る。図4および図5において、周波数fsのサンプリン
グクロック6sは周波数fvのクロックパルス9に同期
したフリップフロップおよび論理回路32によって、ク
ロックパルス9(fv)に同期して遅延を受けるととも
に、サンプリングクロック6s(fs)のクロックの立
ち上がりごとに1回の割合で発生するワンショットパル
ス33となってデータ保持回路34に入力する。
FIG. 4 shows the second sampling rate converter 3.
FIG. 5 is an example of a specific circuit diagram of FIG. 4 and 5, the sampling clock 6s having the frequency fs is delayed by the flip-flop and the logic circuit 32 synchronized with the clock pulse 9 having the frequency fv in synchronization with the clock pulse 9 (fv), and the sampling clock 6s ( A one-shot pulse 33 generated once at every rising edge of the clock fs) is input to the data holding circuit 34.

【0024】データ保持回路34はワンショットパルス
33がアクティブのときだけ値を更新するように動作す
るもので、クロックパルス9(fv)に同期した入力信
号(デジタルフィルタ2の出力31)はサンプリングク
ロック6s(fs)の変化点より遅延し、且つクロック
パルス9(fv)に同期したタイミングで出力される。
この場合、出力タイミングはサンプリングクロック6s
(fs)同期とはならないが、サンプリングクロック6
s(fs)同期の信号が遅延したものとみなせるので、
サンプリングクロック6s(fs)に同期してこの信号
を扱う外部回路にとって、ホールド時間の余裕が増える
ように作用する点を除けば、サンプリングクロック6s
(fs)同期の信号として扱う上で特に問題ない。
The data holding circuit 34 operates to update the value only when the one-shot pulse 33 is active. The input signal (the output 31 of the digital filter 2) synchronized with the clock pulse 9 (fv) is a sampling clock. The signal is output at a timing delayed from the change point of 6 s (fs) and synchronized with the clock pulse 9 (fv).
In this case, the output timing is the sampling clock 6 s
(Fs) Although not synchronized, the sampling clock 6
Since it can be considered that the signal of s (fs) synchronization is delayed,
Except for the point that an external circuit that handles this signal in synchronization with the sampling clock 6s (fs) acts to increase the margin of the hold time, the sampling clock 6s
(Fs) There is no particular problem in handling as a synchronous signal.

【0025】図6はVFO(可変周波数発振器)4の回
路図である。本実施の形態に於いてVFO4は、VCO
(電圧制御発振器)によって、可変周波数発振器の機能
を実現している。図6に於いて定電流回路61から供給
される電流は、MOSFET62を通ってGNDに流れ
る経路と、発振回路63に供給される経路とに分かれ
る。周波数制御信号7dはMOSFET62のゲートに
印加されることによってGNDに流れる電流が制御さ
れ、これに伴い発振回路63に供給される電流が決ま
る。すると、容量64に注入される電流も決まり、容量
64の電圧がインバータ回路65のスレッショルド電圧
に到達するまでの時間も決まる。こうして発振周波数は
周波数制御信号7dの電圧によって制御される。
FIG. 6 is a circuit diagram of the VFO (variable frequency oscillator) 4. In this embodiment, VFO4 is VCO
(Voltage-controlled oscillator) realizes the function of a variable frequency oscillator. In FIG. 6, the current supplied from the constant current circuit 61 is divided into a path flowing to the GND through the MOSFET 62 and a path supplied to the oscillation circuit 63. When the frequency control signal 7d is applied to the gate of the MOSFET 62, the current flowing to GND is controlled, and accordingly, the current supplied to the oscillation circuit 63 is determined. Then, the current injected into the capacitor 64 is also determined, and the time until the voltage of the capacitor 64 reaches the threshold voltage of the inverter circuit 65 is also determined. Thus, the oscillation frequency is controlled by the voltage of the frequency control signal 7d.

【0026】−発明の他の実施の形態− 図7は図6に示したVFO4の他の実施の形態VFO4
Aの回路図である。本実施の形態に於いては、可変分周
比のカウンタを用いたもので、周波数制御信号74は図
6の場合と異なりデジタルデータで与えられる。ここで
は説明のために、仮に発振出力周波数を1024kHz
を中心に、1%のステップで設定できる回路の例を用い
ている。カウンタ回路71は102.4MHzのクロッ
クパルス73のパルス数を計数して出力する回路であ
り、一致判定回路72はカウンタ回路71の値と周波数
制御信号74として与えられた値とを比較する回路であ
る。一致判定回路72が一致を判定するとカウンタ回路
71をリセットする。したがってカウンタ回路71は周
波数制御信号74として与えられた値までしかカウント
しないので、周波数制御信号74によって分周比が設定
される可変分周回路として動作する。したがって出力に
は任意の周波数のクロックパルス73が現れる。
FIG. 7 shows another embodiment of the VFO 4 shown in FIG.
FIG. In this embodiment, a variable frequency division ratio counter is used, and the frequency control signal 74 is given as digital data unlike the case of FIG. Here, for the sake of explanation, it is assumed that the oscillation output frequency is 1024 kHz.
And an example of a circuit that can be set in 1% steps. The counter circuit 71 is a circuit that counts and outputs the number of pulses of the 102.4 MHz clock pulse 73, and the coincidence determination circuit 72 is a circuit that compares the value of the counter circuit 71 with the value given as the frequency control signal 74. is there. When the match determination circuit 72 determines a match, the counter circuit 71 is reset. Therefore, since the counter circuit 71 counts only up to the value given as the frequency control signal 74, it operates as a variable frequency dividing circuit whose frequency dividing ratio is set by the frequency control signal 74. Therefore, a clock pulse 73 of an arbitrary frequency appears on the output.

【0027】実施の形態に係るデジタルフィルタ回路は
上記の如く構成されているので、以下に掲げる効果を奏
する。fs=32kHz、fv=1024kHzとした
場合を基準に、fvを±10%変化させた場合と、±2
0%変化させた場合の、本発明の周波数特性を図9〜図
13に示す。また、この時のクロックパルス9の周波数
(fv)およびサンプリングレートの変換比率であるf
v/fsの値を図8に示す。ただしここで一例として用
いた固定係数のデジタルフィルタ2は図16に示すシグ
ナルフローで表される2次IIRフィルタを4段縦続接
続した8次IIRフィルタである。
Since the digital filter circuit according to the embodiment is configured as described above, the following effects can be obtained. Based on the case where fs = 32 kHz and fv = 1024 kHz, the case where fv is changed by ± 10% and the case where fv is changed by ± 2%
FIGS. 9 to 13 show the frequency characteristics of the present invention when changed by 0%. At this time, the frequency (fv) of the clock pulse 9 and the conversion ratio f of the sampling rate
FIG. 8 shows the values of v / fs. However, the digital filter 2 having a fixed coefficient used as an example here is an eighth-order IIR filter in which four-stage IIR filters represented by the signal flow shown in FIG. 16 are cascaded.

【0028】図9〜図13から明らかなように、fvを
変化させることによってカットオフがシフトしている
が、周波数特性の外形に変化はみられない。
As is clear from FIGS. 9 to 13, the cutoff is shifted by changing fv, but the external shape of the frequency characteristic does not change.

【0029】このように本発明を用いれば、周波数特性
を周波数軸方向に連続的にシフトすることができ、且つ
シフトした際に元の周波数特性の形状が維持されるよう
なデジタル信号処理回路を、簡易な回路の追加のみで実
現することができる。
As described above, according to the present invention, there is provided a digital signal processing circuit capable of continuously shifting the frequency characteristic in the frequency axis direction and maintaining the original shape of the frequency characteristic when the frequency characteristic is shifted. It can be realized only by adding a simple circuit.

【0030】なお、本実施の形態においては、本発明は
それに限定されず、本発明を適用する上で好適な形態に
適用することができる。
Note that, in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and can be applied to a mode suitable for applying the present invention.

【0031】また、上記構成部材の数、位置、形状等は
上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好
適な数、位置、形状等にすることができる。
Further, the number, position, shape, etc. of the above-mentioned constituent members are not limited to the above-mentioned embodiment, but can be set to a suitable number, position, shape, etc. for carrying out the present invention.

【0032】なお、各図において、同一構成要素には同
一符号を付している。
In each of the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、周波数特性を周波数軸方向に連続的にシフト可能で
あり、且つシフトした際にも元の周波数特性の形状が維
持されるデジタルフィルタ回路が提供されるという効果
を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it is possible to shift the frequency characteristic continuously in the frequency axis direction, and to maintain the original frequency characteristic shape even when shifting. There is an effect that a filter circuit is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明における実施の形態の一例を表すブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した第1のサンプリングレート変換器
1の電子回路図である。
FIG. 2 is an electronic circuit diagram of the first sampling rate converter 1 shown in FIG.

【図3】図1に示した第1のサンプリングレート変換器
1のタイミング図である。
FIG. 3 is a timing chart of the first sampling rate converter 1 shown in FIG.

【図4】図1に示した第2のサンプリングレート変換器
3の電子回路図である。
FIG. 4 is an electronic circuit diagram of the second sampling rate converter 3 shown in FIG.

【図5】図1に示した第2のサンプリングレート変換器
3のタイミング図である。
FIG. 5 is a timing chart of the second sampling rate converter 3 shown in FIG.

【図6】図1に示したVFO4の電気回路図である。FIG. 6 is an electric circuit diagram of the VFO 4 shown in FIG.

【図7】図6に示したVFO4の他の実施の形態VFO
4Aの電子回路図である。
FIG. 7 is another embodiment of the VFO 4 shown in FIG. 6;
It is an electronic circuit diagram of 4A.

【図8】図9〜図13に示す各時におけるfvおよびサ
ンプリングレートの変換比率であるfv/fsの値を示
す図である。
8 is a diagram illustrating values of fv / fs, which is a conversion ratio between fv and a sampling rate, at each time shown in FIGS. 9 to 13. FIG.

【図9】図1に示した本発明のデジタルフィルタ回路
の、fvを−20%変化させた場合の周波数特性を表す
図である。
9 is a diagram showing frequency characteristics of the digital filter circuit of the present invention shown in FIG. 1 when fv is changed by -20%.

【図10】図1に示した本発明のデジタルフィルタ回路
の、fvを−10%変化させた場合の周波数特性を表す
図である。
10 is a diagram illustrating frequency characteristics of the digital filter circuit of the present invention illustrated in FIG. 1 when fv is changed by −10%.

【図11】図1に示した本発明のデジタルフィルタ回路
の、fvを変化させていない時の周波数特性を表す図で
ある。
11 is a diagram illustrating frequency characteristics of the digital filter circuit of the present invention illustrated in FIG. 1 when fv is not changed.

【図12】図1に示した本発明のデジタルフィルタ回路
の、fvを+10%変化させた場合の周波数特性を表す
図である。
12 is a diagram illustrating frequency characteristics of the digital filter circuit of the present invention illustrated in FIG. 1 when fv is changed by + 10%.

【図13】図1に示した本発明のデジタルフィルタ回路
の、fvを+20%変化させた場合の周波数特性を表す
図である。
13 is a diagram showing frequency characteristics of the digital filter circuit of the present invention shown in FIG. 1 when fv is changed by + 20%.

【図14】図16に示す従来のデジタルフィルタにおい
て係数が誤差を持たないときの周波数特性図である。
FIG. 14 is a frequency characteristic diagram when the coefficient has no error in the conventional digital filter shown in FIG.

【図15】図16に示す従来のデジタルフィルタにおい
て係数が誤差を持った場合の周波数特性図である。
FIG. 15 is a frequency characteristic diagram when a coefficient has an error in the conventional digital filter shown in FIG. 16;

【図16】従来のデジタルフィルタであるBiquad
と称する2次IIRフィルタのシグナルフローの一例を
表す図である。
FIG. 16 shows a conventional digital filter, Biquad.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a signal flow of a second-order IIR filter called a second-order IIR filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1のサンプリングレート変換器 2 デジタルフィルタ 3 第2のサンプリングレート変換器 4 VFO 4A VFO 5 信号線 6 信号線 7 信号線 8 信号線 5d 入力データ 6s サンプリングクロック 7d 周波数制御信号 8d レート変換出力 9 クロックパルス 21 論理回路 22 ワンショットパルス 23 マスク回路 24 レート変換出力 31 デジタルフィルタ2の出力 32 論理回路 33 ワンショットパルス 34 データ保持回路 61 定電流回路 62 MOSFET 63 発振回路 64 容量 65 インバータ回路 71 カウンタ回路 72 一致判定回路 73 クロックパルス 74 周波数制御信号 100 加算器 101 遅延器 102 乗算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st sampling rate converter 2 Digital filter 3 2nd sampling rate converter 4 VFO 4A VFO 5 Signal line 6 Signal line 7 Signal line 8 Signal line 5d Input data 6s Sampling clock 7d Frequency control signal 8d Rate conversion output 9 Clock pulse 21 Logic circuit 22 One shot pulse 23 Mask circuit 24 Rate conversion output 31 Output of digital filter 2 32 Logic circuit 33 One shot pulse 34 Data holding circuit 61 Constant current circuit 62 MOSFET 63 Oscillation circuit 64 Capacitance 65 Inverter circuit 71 Counter circuit 72 coincidence determination circuit 73 clock pulse 74 frequency control signal 100 adder 101 delay unit 102 multiplier

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周波数特性を任意にシフトすることが可
能なデジタルフィルタ回路であって、 第1のクロックパルスが入力される受信手段と、 周期を任意に設定することが可能な第2のクロックパル
スを生成する可変周波数クロック発生手段と、 前記第1のクロックパルスに同期して入力されたデジタ
ルデータを前記第2のクロックパルスに同期したレート
変換データに変換して出力する第1のレート変換手段
と、 前記レート変換データに対し、任意の周波数帯域のみを
出力する演算処理を、前記第2のクロックパルスに同期
して行い、演算結果を出力するデジタルフィルタと、 前記第2のクロックパルスに同期した前記演算結果を前
記第1のクロックパルスに同期したデータに変換して出
力する第2のレート変換手段とを備えることを特徴とす
るデジタルフィルタ回路。
1. A digital filter circuit capable of arbitrarily shifting a frequency characteristic, comprising: receiving means to which a first clock pulse is input; and a second clock capable of arbitrarily setting a period. Variable frequency clock generating means for generating a pulse; first rate conversion for converting digital data input in synchronization with the first clock pulse into rate conversion data in synchronization with the second clock pulse and outputting the converted data; Means, for the rate-converted data, an arithmetic processing for outputting only an arbitrary frequency band in synchronization with the second clock pulse, and a digital filter for outputting an arithmetic result; A second rate converter for converting the synchronized operation result into data synchronized with the first clock pulse and outputting the data. Digital filter circuit to be.
【請求項2】 前記可変周波数クロック発生手段は、電
圧制御発振器であることを特徴とする請求項1に記載の
デジタルフィルタ回路。
2. The digital filter circuit according to claim 1, wherein said variable frequency clock generating means is a voltage controlled oscillator.
【請求項3】 前記可変周波数クロック発生手段は、前
記第2のクロックパルスより十分に高い周波数のクロッ
クパルスが入力されるカウンタ回路であって、任意に設
定された回数を計数するたびにパルスを出力する可変分
周回路であることを特徴とする請求項1に記載のデジタ
ルフィルタ回路。
3. The variable frequency clock generating means is a counter circuit to which a clock pulse having a frequency sufficiently higher than the second clock pulse is inputted, wherein the variable frequency clock generating means generates a pulse every time the count is arbitrarily set. The digital filter circuit according to claim 1, wherein the digital filter circuit is a variable frequency dividing circuit that outputs.
【請求項4】 前記第1のレート変換手段は、 前記第1のクロックパルスを前記第2のクロックパルス
に同期化する同期化手段と、 該同期化手段より出力されたクロックパルスを前記第2
のクロックパルスの周期だけ遅延する遅延手段とを備
え、 前記同期化手段より出力されたクロックパルスと前記遅
延手段より出力されたクロックパルスとの時差の期間だ
け入力された前記デジタルデータを通過させ、それ以外
の期間は入力された前記デジタルデータをマスクするこ
とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のデジタ
ルフィルタ回路。
4. The first rate converting means includes: a synchronizing means for synchronizing the first clock pulse with the second clock pulse; and a synchronizing means for synchronizing the clock pulse output from the synchronizing means with the second clock pulse.
Delay means for delaying the clock pulse by the period of the clock pulse, passing the digital data input only during the time difference between the clock pulse output from the synchronization means and the clock pulse output from the delay means, 4. The digital filter circuit according to claim 1, wherein the input digital data is masked during other periods.
【請求項5】 前記第2のレート変換手段は、 前記第1のクロックパルスを前記第2のクロックパルス
に同期化する同期化手段と、 該同期化手段より出力されたクロックパルスによって前
記デジタルフィルタより入力された前記演算結果をラッ
チして出力することを特徴とする請求項1〜4のいずれ
かに記載のデジタルフィルタ回路。
5. The second rate conversion means includes: a synchronization means for synchronizing the first clock pulse with the second clock pulse; and the digital filter based on a clock pulse output from the synchronization means. The digital filter circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein the operation result input from the input terminal is latched and output.
【請求項6】 前記第2のクロックパルスは、前記第1
のクロックパルスより、周波数が高いことを特徴とする
請求項1〜5のいずれかに記載のデジタルフィルタ回
路。
6. The method according to claim 6, wherein the second clock pulse includes the first clock pulse.
6. The digital filter circuit according to claim 1, wherein the frequency is higher than the frequency of the clock pulse.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載のデジタ
ルフィルタ回路を備えるIC。
7. An IC comprising the digital filter circuit according to claim 1.
【請求項8】 請求項1〜6のいずれかに記載のデジタ
ルフィルタ回路を備える電子回路基盤。
8. An electronic circuit board comprising the digital filter circuit according to claim 1.
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