JP6364077B2 - デジタルフィルタ - Google Patents
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Description
また、本発明のデジタルフィルタは、入力データのサンプリング周波数と同じサンプリング周波数f S のクロックで動作し、入力データを1サンプル毎に積算する複数段縦続接続構成の積算計算部と、前記複数段縦続接続構成の積算計算部のうちの最終段の積算計算部から入力されるサンプリング周波数f S のデータをサンプリング周波数f D =f S /N(Nは2以上の整数)で間引く周波数変換部と、サンプリング周波数f D のクロックで動作し、前記周波数変換部から入力されるデータから1サンプル前のデータを減算する複数段縦続接続構成ないしは1段の第1の差分計算部と、サンプリング周波数f D のクロックで動作し、前記複数段縦続接続構成の第1の差分計算部のうちの最終段の第1の差分計算部または前記1段の第1の差分計算部から入力されるデータから複数サンプル前のデータを減算する特定周波数除去用の第2の差分計算部とを備え、2つの前記第2の差分計算部が縦続接続され、一方の第2の差分計算部が商用周波数である第1の特定周波数の除去用に設けられたものであり、他方の第2の差分計算部が前記第1の特定周波数と異なる商用周波数である第2の特定周波数の除去用に設けられたものであり、2つの前記第2の差分計算部のうち前記第1の差分計算部の後ろに接続される第2の差分計算部は、前段の第1の差分計算部から入力されるデータを1サンプル分遅延させる第1の遅延部と、この第1の遅延部の出力データを選択信号に応じて第1の出力端子または第2の出力端子のいずれかに出力する第1のマルチプレクサと、この第1のマルチプレクサの第1の出力端子の出力データを1サンプル分遅延させる1段ないしは複数段縦続接続構成の第2の遅延部と、前段の第1の差分計算部から入力されるデータと前記1段の第2の遅延部または前記複数段縦続接続構成の第2の遅延部のうちの最終段の第2の遅延部の出力データと前記第1のマルチプレクサの第2の出力端子の出力データとを加算する第1の加算部とから構成され、2つの前記第2の差分計算部のうち残りの第2の差分計算部は、前段の第2の差分計算部から入力されるデータを1サンプル分遅延させる第3の遅延部と、この第3の遅延部の出力データを選択信号に応じて第1の出力端子または第2の出力端子のいずれかに出力する第2のマルチプレクサと、この第2のマルチプレクサの第1の出力端子の出力データを1サンプル分遅延させる1段ないしは複数段縦続接続構成の第4の遅延部と、前段の第2の差分計算部から入力されるデータと前記1段の第4の遅延部または前記複数段縦続接続構成の第4の遅延部のうちの最終段の第4の遅延部の出力データと前記第2のマルチプレクサの第2の出力端子の出力データとを加算する第2の加算部とから構成されることを特徴とするものである。
図1A、図1Bは本発明の原理を説明する図である。図1Aは、SINCフィルタの差分計算部11と、このSINCフィルタの後段に接続された差分計算部20と積算計算部21とからなるノッチフィルタとを表している。本発明では、SINCフィルタの差分計算部11とノッチフィルタの積算計算部21とを合成(相殺)することにより、デジタルフィルタの回路規模を削減する。図1Bの例では、差分計算部11と積算計算部21とを合成したことにより、50Hz除去のノッチフィルタの差分計算部20のみが残る形となっている。この合成を伝達関数で表すと、次式のようになる。
(1−z-1)・{(1−z-2)/(1−z-1)}=1−z-2
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図3は本発明の第1実施例に係るデジタルフィルタの構成を示すブロック図である。本実施例のデジタルフィルタは、デジタルフィルタに入力されるデータのサンプリング周波数と同じサンプリング周波数fSのクロックで動作し、入力データを1サンプル毎に積算する複数段縦続接続構成の積算計算部10と、サンプリング周波数fD=fS/Nのクロックで動作し、入力データから1サンプル前のデータを減算する複数段縦続接続構成ないしは1段の差分計算部11と、最終段の積算計算部10の出力と初段の差分計算部11の入力との間に設けられ、最終段の積算計算部10から入力されるサンプリング周波数fSのデータをサンプリング周波数fDで間引く周波数変換部12と、サンプリング周波数fDのクロックで動作し、差分計算部11から入力されるデータから複数サンプル前のデータを減算する50Hz除去用の差分計算部20と、サンプリング周波数fDのクロックで動作し、差分計算部20から入力されるデータから複数サンプル前のデータを減算する60Hz除去用の差分計算部30とを備えている。
次に、本発明の第2実施例について説明する。第1実施例のデジタルフィルタにおいて、最終段の積算計算部10と周波数変換部12と差分計算部11の部分の構成(図4A)は、図4Bのように変換することができ、最終的に図4Cのように変換することができる。このような変換の原理を用いることにより、第1実施例のデジタルフィルタを図5のように簡素化することができる。
積算計算および周波数変換部17は、前段の積算計算部10から入力されるサンプリング周波数fSのデータをサンプリング周波数fSのクロック毎に積算し、積算結果をサンプリング周波数fDのクロック毎に差分計算部20に出力する。
また、第1、第2実施例では、図3、図5のデジタルフィルタの入力から出力までの各信号線のビット幅について言及していないが、各信号線のビット幅は例えば16ビット〜24ビットである。
Claims (5)
- 入力データのサンプリング周波数と同じサンプリング周波数fSのクロックで動作し、入力データを1サンプル毎に積算する複数段縦続接続構成の積算計算部と、
前記複数段縦続接続構成の積算計算部のうちの最終段の積算計算部から入力されるサンプリング周波数fSのデータをサンプリング周波数fD=fS/N(Nは2以上の整数)で間引く周波数変換部と、
サンプリング周波数fDのクロックで動作し、前記周波数変換部から入力されるデータから1サンプル前のデータを減算する複数段縦続接続構成ないしは1段の第1の差分計算部と、
サンプリング周波数fDのクロックで動作し、前記複数段縦続接続構成の第1の差分計算部のうちの最終段の第1の差分計算部または前記1段の第1の差分計算部から入力されるデータから複数サンプル前のデータを減算する特定周波数除去用の第2の差分計算部とを備え、
前記第2の差分計算部は、
前段の第1の差分計算部から入力されるデータを1サンプル分遅延させる第1の遅延部と、
この第1の遅延部の出力データを選択信号に応じて第1の出力端子または第2の出力端子のいずれかに出力するマルチプレクサと、
このマルチプレクサの第1の出力端子の出力データを1サンプル分遅延させる1段ないしは複数段縦続接続構成の第2の遅延部と、
前段の第1の差分計算部から入力されるデータと前記1段の第2の遅延部または前記複数段縦続接続構成の第2の遅延部のうちの最終段の第2の遅延部の出力データと前記マルチプレクサの第2の出力端子の出力データとを加算する加算部とから構成されることを特徴とするデジタルフィルタ。 - 請求項1記載のデジタルフィルタにおいて、
前記特定周波数は、商用周波数であることを特徴とするデジタルフィルタ。 - 入力データのサンプリング周波数と同じサンプリング周波数f S のクロックで動作し、入力データを1サンプル毎に積算する複数段縦続接続構成の積算計算部と、
前記複数段縦続接続構成の積算計算部のうちの最終段の積算計算部から入力されるサンプリング周波数f S のデータをサンプリング周波数f D =f S /N(Nは2以上の整数)で間引く周波数変換部と、
サンプリング周波数f D のクロックで動作し、前記周波数変換部から入力されるデータから1サンプル前のデータを減算する複数段縦続接続構成ないしは1段の第1の差分計算部と、
サンプリング周波数f D のクロックで動作し、前記複数段縦続接続構成の第1の差分計算部のうちの最終段の第1の差分計算部または前記1段の第1の差分計算部から入力されるデータから複数サンプル前のデータを減算する特定周波数除去用の第2の差分計算部とを備え、
2つの前記第2の差分計算部が縦続接続され、一方の第2の差分計算部が商用周波数である第1の特定周波数の除去用に設けられたものであり、他方の第2の差分計算部が前記第1の特定周波数と異なる商用周波数である第2の特定周波数の除去用に設けられたものであり、
2つの前記第2の差分計算部のうち前記第1の差分計算部の後ろに接続される第2の差分計算部は、
前段の第1の差分計算部から入力されるデータを1サンプル分遅延させる第1の遅延部と、
この第1の遅延部の出力データを選択信号に応じて第1の出力端子または第2の出力端子のいずれかに出力する第1のマルチプレクサと、
この第1のマルチプレクサの第1の出力端子の出力データを1サンプル分遅延させる1段ないしは複数段縦続接続構成の第2の遅延部と、
前段の第1の差分計算部から入力されるデータと前記1段の第2の遅延部または前記複数段縦続接続構成の第2の遅延部のうちの最終段の第2の遅延部の出力データと前記第1のマルチプレクサの第2の出力端子の出力データとを加算する第1の加算部とから構成され、
2つの前記第2の差分計算部のうち残りの第2の差分計算部は、
前段の第2の差分計算部から入力されるデータを1サンプル分遅延させる第3の遅延部と、
この第3の遅延部の出力データを選択信号に応じて第1の出力端子または第2の出力端子のいずれかに出力する第2のマルチプレクサと、
この第2のマルチプレクサの第1の出力端子の出力データを1サンプル分遅延させる1段ないしは複数段縦続接続構成の第4の遅延部と、
前段の第2の差分計算部から入力されるデータと前記1段の第4の遅延部または前記複数段縦続接続構成の第4の遅延部のうちの最終段の第4の遅延部の出力データと前記第2のマルチプレクサの第2の出力端子の出力データとを加算する第2の加算部とから構成されることを特徴とするデジタルフィルタ。 - 請求項3記載のデジタルフィルタにおいて、
前記第1の特定周波数が50Hzで、前記第2の特定周波数が60Hzであることを特徴とするデジタルフィルタ。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のデジタルフィルタにおいて、
前記複数段縦続接続構成の積算計算部のうちの最終段の積算計算部と、前記周波数変換部と、前記複数段縦続接続構成の第1の差分計算部のうちの初段の第1の差分計算部または前記1段の第1の差分計算部との代わりに、
前段の前記積算計算部から入力されるサンプリング周波数fSのデータをサンプリング周波数fSのクロック毎に積算し、積算結果をサンプリング周波数fDのクロック毎に出力する積算計算および周波数変換部を備えることを特徴とするデジタルフィルタ。
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