JP2990509B2 - くし形フィルターの微分器 - Google Patents

くし形フィルターの微分器

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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/77Circuits for processing the brightness signal and the chrominance signal relative to each other, e.g. adjusting the phase of the brightness signal relative to the colour signal, correcting differential gain or differential phase
    • H04N9/78Circuits for processing the brightness signal and the chrominance signal relative to each other, e.g. adjusting the phase of the brightness signal relative to the colour signal, correcting differential gain or differential phase for separating the brightness signal or the chrominance signal from the colour television signal, e.g. using comb filter
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はくし形フィルターに
関し、特にハードウェア的なサイズを減少させたくし形
フィルターの微分器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、くし形フィルターは微分器と積
分器とから構成されている。すなわち、ダウンサンプリ
ング比を「M」とし、ステージ数を「N」とするとき、
くし形フィルターの伝達関数「H(Z)」は以下の通り
である。
【数1】 このように、くし形フィルターは微分器と積分器とに分
けられる。本発明はくし形フィルターの微分器に関する
ものである。
【0003】以下、従来のくし形フィルターの微分器を
添付図面に基づいて説明する。図1はサンプリング比が
「1」、ステージ数が「5」である従来のくし形フィル
ターの微分器のハードウェア的な構成図であり、図2は
図1によるクロック信号のタイミング図であり、図3は
従来の微分器のデータの流れ図である。すなわち、上記
伝達関数において微分器の伝達関数は(1−Z-MN
ある。ここで、サンプリング数が「1」(M=1)であ
り、ステージ数が「5」(N=5)であれば、微分器の
伝達関数は(1−Z-15である。前記微分器の伝達関
数(1ーZー15は次のように表現することができる。 (1−Z-15=1−5Z-1+10Z-2−10Z-3+5Z-4−Z-5 (1)
【0004】このような微分器の伝達関数を実現するた
めの従来の微分器のハードウェア的な構成は図1に示す
通りである。すなわち、5つの減算器1〜5と5つのフ
リップフロップ6〜10とから構成される。第1〜第5
フリップフロップ6〜10はそれぞれに入力される信号
を遅延させて出力するためのものである。また第1〜第
5減算器1〜5は入力信号X(n)又は前段の減算器か
らの信号からそれぞれに接続されたフリップフロップ6
〜10で遅延された信号を減算するための回路である。
すなわち図1の回路は、入力信号X(n)を第1フリッ
プフロップ6で遅延させ、入力信号X(n)からその第
1フリップフロップ6で遅延させた信号を第1減算器1
で減算し、その減算した信号を第2フリップフロップ7
で遅延させ、第1減算器1からの信号から第2フリップ
フロップ7で遅延させた信号をさらに減算させ、以下同
様に、第4減算器4からの信号を第6フリップフロップ
10で遅延させ、第5減算器5で第4減算器からの信号
から第6フリップフロップの遅延させた出力信号を減算
することで出力信号Y(n)を得ている。その際、くし
形フィルターのマスタクロックが128fsのとき、1
/(4fs)周期のCLK−DIFFクロックが各フリ
ップフロップ6〜10のクロック端子へ印加される。
【0005】次に、このように構成される従来のくし形
フィルターの微分器の動作について説明する。図2に示
すように、くし形フィルターシステムのマスタクロック
は128fsであり、マスタクロックの一周期Tmは1
/(128fs)となり、CLK−DIFFの一周期は
1/(4fs)である。入力データX(n)はD1、D
2、D3、D4・・・の順に入り、これらの各々の時間
距離は1/(4fs)である。各減算器の演算はCLK
−DIFF信号のあるときにのみ行われるため、図2に
おいてT1とT2との間、及びT33とT34との間で
演算される。これとともに、微分器の出力Y(n)も時
間間隔1/(4fs)の出力データとなる。このような
データの流れを図3に示す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来のくし形フ
ィルターの微分器においては以下のような問題点があっ
た。上述したように、従来のくし形フィルターの微分器
では、一つのデータを演算するための時間はT1〜T2
であり、その以外の時間のT3〜T33の間には全ての
減算器が止まっている状態である。減算器の回路構成は
同じであり、入出力値が異なるだけであるので、このよ
うに休止時間が多いなら、一つの減算器だけでも演算で
きるはずである。すなわち、ステージ数に対応するだけ
の減算器を用意する必要はないはずである。本発明は上
記の観点に立ってなされたもので、その目的とするとこ
ろは、減算器を減少させ、ハードウェアの大きさを小さ
くしたくし形フィルターの微分器を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のくし形フィルターの微分器は、入力データ信
号をステージ数に相応する段階で遅延させてそれぞれ出
力する第1遅延部と、第1遅延部から出力される各遅延
信号のうち一つの信号を選択して出力する選択部と、選
択部から出力される信号とフィードバックされてくる信
号を外部の制御信号により処理する演算部と、演算部か
ら出力される信号を遅延させて出力端へ出力する第2遅
延部と、第2遅延部から出力される信号を演算して演算
部の入力端にフィードバックするゲート部とを備えるこ
とにその特徴がある。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明実施形態のくし形フ
ィルターの微分器を添付図面に基づいて更に詳細に説明
する。図4は本発明の一実施形態のくし形フィルターの
微分器のハードウェア構成図であり、図5はその動作を
説明するためのマスタクロック、CLK−DIFF、及
びクリア信号のタイミングを示す図であり、図6は本く
し形フィルターの微分器の演算順序図及び制御信号図で
ある。サンプリング数は「1」、ステージ数は「5」の
場合のくし形フィルターの微分器のハードウェア的な構
成を図4に示している。本発明の一実施形態のくし形フ
ィルターの微分器の構成は、図4に示すように、5つの
フリップフロップ11〜15からなり、入力データ信号
X(n)を5段階で遅延させてそれぞれ出力する第1遅
延部20と、第1遅延部20から出力される5つの信号
から外部の制御信号(アドレス)により一つの信号を選
択して出力する選択部30と、選択部30から出力され
る信号とフィードバックされる信号とを外部の制御信号
(Add_Sub)により加算又は減算する演算部40
と、演算部40から出力される信号を遅延させて出力端
に出力する第2遅延部50と、第2遅延部50から出力
される信号を演算部40の入力端にフィードバックする
ANDゲート部60とを備える。Add_Sub信号
は、本実施形態ではそれが「0」の時が減算で、「1」
の時が加算である。また、クリア信号は最初「0」でA
NDゲート60を閉じておき、演算開始と共に「1」と
なって第2遅延部50の出力をそのまま演算部40に与
える。
【0009】第1遅延部20のフリップフロップ11〜
15は微分器のステージ数に対応する数で構成され、各
フリップフロップのクロック端にはCLK−DIFF信
号が印加される。選択部30は、それぞれのフリップフ
ロップの出力信号である多数の入力信号のうちから一つ
の信号を外部の制御信号(アドレス)により選択して出
力するマルチプレクサMUXで構成されている。第2遅
延部50は、一つのフリップフロップF/Fからなり、
マスタクロック信号をクロック信号とする。ANDゲー
ト部60は一つのANDゲートからなり、第2遅延部5
0の出力信号と外部のクリア信号とを論理積演算してそ
の出力を演算部40へ入力させる。
【0010】このように構成される本発明の一実施形態
のくし形フィルターの微分器は以下のように動作する。
サンプリング数が「1」、ステージ数が「5」の場合の
くし形フィルターの微分器の伝達関数は従来の技術の式
(1)と同一である。 (1−Z-15=1−5Z-1+10Z-2−10Z-3+5Z-4−Z-5 (1) したがって、出力Y(n)は以下の通りである。 Y(n)=X(n)−5X(n−1)+10X(n−2) −10X(n−3)+5X(n−4)−X(n−5) (2) この演算を、128fsのマスタクロックを利用して4
fs時間内に行えば、本発明の構成のように一つの演算
器で行うことができる。これは図5に示している。尚、
上記式(2)を順序を変えて再整理すれば、以下の通り
である。 Y(n)=−X(n−5)−5X(n−1)−10X(n−3) +10X(n−2)+5X(n−4)+X(n) (3) 上記式(3)は、−X(n−5)演算を1回、−5X
(n−1)演算は−X(n−1)演算を5回、−10X
(n−3)演算は−X(n−3)演算を10回、+10
X(n−2)演算は+X(n−2)演算を10回、+5
X(n−4)演算はX(n−4)演算を5回、X(n)
演算を1回行うことを意味する。
【0011】上記式(3)を、マスタクロックに同期し
て演算を行う順序及び制御信号を図6に示す。即ち、図
4において、入力信号x(n)に対して各フリップフロ
ックの出力a〜eは、それぞれx(n−1)、x(n−
2)、x(n−3)、x(n−4)、x(n−5)であ
る。まず、t1区間で図4の最終のフリップフロップ1
5の出力がX(n−5)である状態で、アドレス信号
「e」をマルチプレクサ30へ出力すると、マルチプレ
クサ30がX(n−5)を選択して出力する。そして、
演算部40には減算(Sub)信号を出力する。これに
より、−X(n−5)が演算される(図6のT1参
照)。その段階で図5に示すようにCLK_DIFFが
入力されると、第1遅延部20のそれぞれのフリップフ
ロップはそれぞれx(n)、x(n−1)、x(n−
2)、x(n−3)、x(n−4)へと変わる。したが
って、t2区間以降次のCLK_DIFFが来るまでの
間に図6のアドレスとAdd_Sub信号とに基づいて
動作を繰り返し、最終的に図6T32による出力を得
る。
【0012】
【発明の効果】上記説明したように、本発明は以下の通
りの効果を期待することができる。従来のくし形フィル
ターの微分器のハードウェア的な構成は、ステージ数に
対応する数の減算器とフリップフロップとから構成され
るため、ハードウェア的なサイズが大きかった。これに
対して、本発明では、減算器の数を一つに減少させ、そ
れに一つのマルチプレクサとフリップフロップとを付け
加えただけであるので、ハードウェアのサイズをほぼ3
0%程度減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のくし形フィルターの微分器のハードウ
ェア的な構成図。
【図2】 図1によるクロック信号のタイミング図。
【図3】 従来の微分器のデータの流れ図。
【図4】 本発明の一実施形態のくし形フィルターの微
分器のハードウェア的な構成図。
【図5】 本発明の動作を説明するためのマスタクロッ
ク、CLK−DIFF、及びクリア信号の時間を定義す
る説明図。
【図6】 本発明の一実施形態のくし形フィルターの微
分器の演算順序図及び制御信号図。
【符号の説明】 11〜15 フリップフロップ 20 第1遅延部 30 選択部 40 演算部 50 第2遅延部 60 ANDゲート部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06F 7/544 H03H 17/02 671

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力データ信号をステージ数に対応する
    段階で遅延させてそれぞれ出力する第1遅延部と、 前記第1遅延部から出力される各遅延信号のうち一つの
    信号を選択して出力する選択部と、 前記選択部から出力される信号とフィードバックされる
    信号とを外部の制御信号により減算又は加算する演算部
    と、 前記演算部から出力される信号を遅延させて出力端に出
    力する第2遅延部と、 前記第2遅延部から出力される信号を演算して前記演算
    部の入力端にフィードバックするゲート部とを備えるこ
    とを特徴とするくし形フィルターの微分器。
  2. 【請求項2】 前記第1遅延部は、ステージ数に対応す
    る数のフリップフロップから構成され、各フリップフロ
    ップのクロック端にはCLK−DIFF信号が印加され
    ることを特徴とする請求項1に記載のくし形フィルター
    の微分器。
  3. 【請求項3】 前記選択部は、多数の入力信号のうち外
    部の制御信号により一つの信号を選択して出力するマル
    チプレクサから構成されることを特徴とする請求項1に
    記載のくし形フィルターの微分器。
  4. 【請求項4】 前記第2遅延部は、フリップフロップか
    らなり、マスタクロック信号をクロック信号とすること
    を特徴とする請求項1に記載のくし形フィルターの微分
    器。
  5. 【請求項5】 前記ゲート部は、第2遅延部の出力信号
    と外部のクリア信号とを論理積演算することを特徴とす
    る請求項1に記載のくし形フィルターの微分器。
JP10308373A 1998-03-05 1998-10-29 くし形フィルターの微分器 Expired - Fee Related JP2990509B2 (ja)

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