JPH0319726B2 - - Google Patents
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- JPH0319726B2 JPH0319726B2 JP4106985A JP4106985A JPH0319726B2 JP H0319726 B2 JPH0319726 B2 JP H0319726B2 JP 4106985 A JP4106985 A JP 4106985A JP 4106985 A JP4106985 A JP 4106985A JP H0319726 B2 JPH0319726 B2 JP H0319726B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する分野〕
この発明は各種のアナログ信号をAD変換して
デジタル演算処理装置に取り込む場合に、AD変
換された信号の信号対雑音比の良いデジタル微分
信号を得ることができる微分フイルタ回路に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Field to which the invention pertains] This invention provides a digital differential signal with a good signal-to-noise ratio of the AD-converted signal when AD-converting various analog signals and inputting them into a digital arithmetic processing device. The present invention relates to a differential filter circuit that can be obtained.
例えば各種の計測信号をAD変換してデータ処
理装置に取り込む場合に、計測信号のデジタル微
分信号を得る方法として微分フイルタがよく利用
されている。
For example, when AD converting various measurement signals and importing them into a data processing device, a differential filter is often used as a method of obtaining a digital differential signal of the measurement signals.
微分フイルタとは、下記(1)式(例えば、「デジ
タルフイルタ」RW、HAMMING著 科学技術
出版社、昭和55年7月25日発行の第111頁に記載)
に示すように、
Yo,N=3/N(N+1)(2N+1)
N
〓k=-N kXo+k
=1/K=
Xo,N ……(1)
ただし、規格化定数K=N(N+1)(2N+
1)/3
重み付累積加算値Xo,N=N
〓k=-N kXo+k
取り込まれた被処理データXn+Nを含む過去
M(=2N+1)個の被処理データXo+kを(−N≦
k≦N)について、被処理データXo+kに定数k
を乗じ、これらの乗算値を累積加算した重み付累
積加算値=
Xo,Nを、規格化定数Kで除した値Yo,Nを
微分データとして利用するものである。 The differential filter is expressed by the following formula (1) (for example, described in "Digital Filter" by RW, HAMMING, published by Science and Technology Publishing Co., Ltd., July 25, 1980, page 111)
As shown in , Y o,N = 3/N (N+1) ( 2N +1) N 〓 k=-N kXo+k = 1/K= (N+1)(2N+
1)/3 Weighted cumulative addition value X o,N = N 〓 k=-N kXo+k Past M (=2N+1) processed data X o+k including captured processed data N≦
k≦N), a constant k is added to the processed data X o+k.
The value Y o,N obtained by dividing the weighted cumulative addition value = X o,N by the normalization constant K by cumulatively adding these multiplied values is used as differential data.
この微分フイルタによれば、微分することによ
つて雑音の著しい微分信号になる場合にも、比較
的滑らかな微分信号が得られ、微分による信号対
雑音比の低下を軽減することができる。 According to this differential filter, even if differentiation results in a differential signal with significant noise, a relatively smooth differential signal can be obtained, and a decrease in the signal-to-noise ratio due to differentiation can be reduced.
従来はAD変換器でAD変換したデジタル信号
をマイクロコンピユータに入力し、マイクロコン
ピユータにおいて(1)式に従つてソフトウエアによ
り微分値を求める方法が一般的であつた。
Conventionally, the common method was to input a digital signal AD-converted by an AD converter to a microcomputer, and then use software to determine the differential value in the microcomputer according to equation (1).
しかし、この様に(1)式に従つてソフトウエアに
より微分値を求める場合は、微分値の算出に時間
がかかり、アナログ信号を高速で取り込むことが
できないという不都合が生じる。 However, when the differential value is calculated by software according to equation (1) in this way, it takes time to calculate the differential value, and there is a problem that analog signals cannot be captured at high speed.
このため、たとえば第2図に示すように、AD
変換器52とマイクロコピユータ53の間にバツ
フアメモリ54を設け、このバツフアメモリ54
にAD変換器52から高速度でデータを書込み、
マイクロコンピユータ53はバツフアメモリ54
に記憶したデータを逐次取り込んで微分値を算出
する方法が考えられる。なお、51はアナログ信
号入力端子である。 For this reason, for example, as shown in Figure 2, AD
A buffer memory 54 is provided between the converter 52 and the microcopy user 53, and this buffer memory 54
writes data at high speed from the AD converter 52 to
The microcomputer 53 has a buffer memory 54
One possible method is to calculate the differential value by sequentially importing the data stored in the . Note that 51 is an analog signal input terminal.
このようにバツフアメモリ54を設けることに
より、AD変換器52はアナログ信号を高速度で
AD変換してバツフアメモリ54に書き込むこと
ができる。しかし微分値の算出は依然としてマイ
クロコンピユータによつて行うため微分値の算出
に時間がかかる。 By providing the buffer memory 54 in this way, the AD converter 52 can convert analog signals at high speed.
The data can be AD converted and written to the buffer memory 54. However, since the calculation of the differential value is still performed by a microcomputer, it takes time to calculate the differential value.
この結果AD変換動作と微分値算出動作に速度
差が生じるため、バツフアメモリ54の記憶容量
を相当大きな値に選定しないと長時間の使用には
耐えられないという不都合がある。またバツフア
メモリ54におけるデータの滞留時間が長くなる
ため、AD変換器52に与えるアナログ信号とマ
イクロコンピユータ53から出力される微分信号
との間に時間的なズレが生じ、入力と微分出力と
の間に同時性がとれないという欠点がある。 As a result, there is a speed difference between the AD conversion operation and the differential value calculation operation, so there is an inconvenience that the buffer memory 54 cannot withstand long-term use unless the storage capacity of the buffer memory 54 is selected to be a considerably large value. In addition, since the data retention time in the buffer memory 54 becomes longer, a time lag occurs between the analog signal applied to the AD converter 52 and the differential signal output from the microcomputer 53, resulting in a difference between the input and the differential output. The drawback is that simultaneity cannot be achieved.
本発明は上記のごとき従来技術の欠点を解決す
るため、微分値の更新に漸化式を利用することに
よつてその演算量を低減し、ロジツク回路構成に
よる並列処理を用いて微分値算出動作を高速化し
た微分フイルタ方式及びその回路を提供すること
を目的とするものである。
In order to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, the present invention reduces the amount of calculation by using a recurrence formula to update the differential value, and performs the differential value calculation operation using parallel processing using a logic circuit configuration. The object of the present invention is to provide a differential filter method and its circuit that speeds up the processing.
「方法」まず本発明の方法について説明する。 "Method" First, the method of the present invention will be explained.
この発明の方法は、(1)式を変形して求めた下記
(2)式に示す重み付き累積加算値=
Xo+1,Nと=
Xo,Nとの
関係を用い、微分値算出に必要な計算量をいちじ
るしく低減したものである。 The method of this invention is as follows, which is obtained by modifying equation (1).
By using the relationship between the weighted cumulative addition value = X o +1,N and = X o,N shown in equation (2), the amount of calculation required for calculating the differential value is significantly reduced.
=
Xo+1,N==
Xo,N−o,N
+N(Xo-N+Xo+1+N) ……(2)
ただし、累積加算値o,N=N
〓k=-N+1
=
Xo+K
まずXo,Nを規格化定数Kで割算して微分値Yo,N
を算出する。= X o+1,N == X o,N − o,N +N (X oN +X o+1+N ) ...(2) However, cumulative addition value o,N = N 〓 k=-N+1 = X o+K First, divide X o,N by the normalization constant K to get the differential value Y o,N
Calculate.
次のデータXo+1+Nを取り込んだ場合には、(2)
式に示すように取り込んだデータXo+1+Nとその
M個前の最も古いデータXo-Nとの加算値に定数
Nを乗じた値を前記重み付き累積加算値=
Xo,Nに加
算し、取り込んだ被処理データの過去1個目から
過去2N個目までの被処理データの累積加算値o,
Nを除去することにより=
Xo,Nを=
Xo+1,Nへ更新し、
その都度規格格化定数Kで割算して微分データ
Yo+1,Nを求める。 When the next data X o+1+N is imported, (2)
As shown in the formula, the value obtained by multiplying the sum of the imported data X o+1+N and the oldest data X oN M times before it by a constant N is added to the weighted cumulative sum value = X o,N. Then, the cumulative addition value o, of the processed data from the 1st to the 2Nth past imported processed data.
By removing N , update = X o,N to = X o+1,N ,
Differential data is obtained by dividing by the standard rating constant K each time.
Find Y o+1,N .
「構成」次に、上記の方法を実現するための回
路構成について説明する。 "Configuration" Next, a circuit configuration for realizing the above method will be described.
本発明においては、上述の方法を実現するため
に、入力された被処理データを逐次累積加算する
累積加算器と、過去2N+1個までの被処理デー
タを格納する縦続接続されたレジスタと、このレ
ジスタの標本数に応じた段から標本数に対応した
数だけさかのぼつた過去の被処理データを取り出
すゲートと、このゲートで取り出した被処理デー
タを累積加算器で累積加算した累積加算値から減
算する減算器と、取り込まれた被処理データと上
記ゲートで取り出した被処理データを加算する加
算器と、この加算器で加算した加算値に定数Nを
乗算する乗算器と、この乗算器で乗算した乗算値
を累積加算する累積加算器と、この累積加算器で
累積加算したデータから上記減算器の出力データ
を減算する減算器と、この減算器で減算したデー
タと前記乗算器の出力データを加算した加算値を
定数で割算する割算器と、によつて微分フイルタ
回路を構成したものである。 In order to realize the above-described method, the present invention includes an accumulative adder that sequentially adds up input data to be processed, a cascade-connected register that stores up to 2N+1 past data to be processed, and this register. A gate that extracts past processed data that goes back a number of times corresponding to the number of samples from a stage corresponding to the number of samples, and a subtraction that subtracts the processed data extracted by this gate from the cumulative value added by the cumulative adder. an adder that adds the captured data to be processed and the data to be processed taken out by the gate, a multiplier that multiplies the added value added by this adder by a constant N, and a multiplier that is multiplied by this multiplier. A cumulative adder that cumulatively adds values, a subtracter that subtracts the output data of the subtracter from the data cumulatively added by the cumulative adder, and a subtracter that adds the data subtracted by this subtracter and the output data of the multiplier. A differential filter circuit is constructed by a divider that divides the added value by a constant.
「作用」
この発明の微分フイルタ回路によれば、被処理
データXo+1+Nが入力される毎に、加算器が
Xo+1+Nと、縦続接続されたレジスタから取り出
した過去の最も古い被処理データXo-Nとを加算
し、その加算値に定数Nを乗じ、その乗算値N
(Xo+1+N+Xo-N)を累積加算器A1が累積加算し
て結果を減算器B1へ送る。"Operation" According to the differential filter circuit of the present invention, the adder operates every time the data to be processed X o+1+N is input.
Add X o+1+N and the oldest past processed data X oN taken out from the cascaded registers, multiply the added value by a constant N, and then
The cumulative adder A1 cumulatively adds (X o+1+N +X oN ) and sends the result to the subtracter B1.
これと並行して累積加算器A2が被処理データ
Xo+Nを累積加算すると同時に上記レジスタから
Xo-Nを取り出して減算器B2に与え、減算器B
2においてo-1,N+o+NからXo-Nを減算し、その
減算された累積加算値o,Nを得て減算器B1へ送
り、減算器B1で=
Xo,N+N(=
Xo+1+N+Xo-N)から
Xo,Nを減じ、この減算値o+1,Nを規格化定数Kで
割算して、微分値Yo+1,Nを求めるものである。 In parallel with this, the cumulative adder A2 adds data to be processed.
At the same time as cumulatively adding X o+N ,
Take out X oN and give it to subtractor B2, subtracter B
2, subtract X oN from o-1,N + o+N , obtain the subtracted cumulative addition value o,N , and send it to subtractor B1. The differential value Y o+1, N is obtained by subtracting X o,N from o+1+N +X oN ) and dividing this subtracted value o +1,N by the normalization constant K.
従つてこの発明にかかる微分フイルタ回路によ
れば、被処理データが入力される毎にその都度同
時に微分値を得ることができる。よつて高速度で
微分を求めることができるから比較的高速度で変
化する信号から所望の微分信号を実時間で得るこ
とができる。 Therefore, according to the differential filter circuit according to the present invention, a differential value can be simultaneously obtained each time data to be processed is input. Therefore, since the differential can be determined at high speed, a desired differential signal can be obtained in real time from a signal that changes at a relatively high speed.
第1図にこの発明による微分フイルタ回路の一
実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of a differential filter circuit according to the present invention.
第1図において、1はアナログ信号入力端子、
2はAD変換器を示す。 In Fig. 1, 1 is an analog signal input terminal;
2 indicates an AD converter.
AD変換器2でAD変換されたデジタルの被処
理データXo+1+Nはレジスタ5に一時記憶される。 The digital data to be processed X o+1+N that has been AD converted by the AD converter 2 is temporarily stored in the register 5 .
レジスタ5に一時記憶したXo+1+Nは加算器6
の入力端子Aに与えられる。 X o+1+N temporarily stored in register 5 is added to adder 6
is applied to input terminal A of .
加算器6の他方の入力端子BにはXo-Nを与え、
加算器6は両者の加算値Xo+1+N+Xo-Nを出力す
る。 Give X oN to the other input terminal B of the adder 6,
Adder 6 outputs the added value X o+1+N +X oN .
一点鎖線で囲んだ部分13はXo-Nを取り出す
ための回路を示す。 A portion 13 surrounded by a chain line shows a circuit for extracting X oN .
この回路13はM個の縦続接続したレジスタ1
4A,14B,……14Mと、このM個のレジス
タ14A〜14Mの所望の段からデータを取り出
すゲート15A,15B,……15Mと、オアゲ
ート16とによつて構成することができる。 This circuit 13 consists of M cascaded registers 1
4A, 14B, . . . 14M, gates 15A, 15B, .
オアゲート16の出力側に取り出したデータは
ゲート17に与えられる。このゲート17は制御
器24からゲート信号SUBEが与えられると開に
制御され、適切なタイミングでXo-Nを加算器6
に与える。 The data taken out to the output side of the OR gate 16 is applied to the gate 17. This gate 17 is controlled to open when the gate signal SUBE is applied from the controller 24, and X oN is added to the adder 6 at an appropriate timing.
give to
次に、乗算器7の入力端子Aに加算器6の出力
データを与え、他方の入力端子Bには制御器24
から定数Nを与え、両者を乗算した結果をデジタ
ル加算器8Aの入力端子Aに与える。 Next, the output data of the adder 6 is applied to the input terminal A of the multiplier 7, and the controller 24 is applied to the other input terminal B.
A constant N is given from , and the result of multiplying both is given to the input terminal A of the digital adder 8A.
累積加算器8(破線で囲まれた部分)はデジタ
ル加算器8Aと、このデジタル加算器8Aの出力
を取り込んでこのデジタル加算器8Aの他方の入
力端子Bに前回までの重み付き累積加算値を与え
るためのレジスタ8Bとによつて構成することが
できる。 The cumulative adder 8 (the part surrounded by the broken line) takes in the output of the digital adder 8A and the output of this digital adder 8A, and sends the weighted cumulative addition value up to the previous time to the other input terminal B of this digital adder 8A. It can be configured by a register 8B for giving.
この例ではレジスタ8Bの出力を減算器9を介
してデジタル加算器8Aの一方の入力端子Bに過
去の重み付き累積値を与えるように構成した場合
を示す。従つて減算器9の他方の入力端子Bに
o,Nを与えることにより、重み付き累積加算値を更
新することができる。 This example shows a case where the past weighted cumulative value is applied to one input terminal B of the digital adder 8A from the output of the register 8B via the subtracter 9. Therefore, the other input terminal B of the subtracter 9
By giving o and N , the weighted cumulative addition value can be updated.
一点鎖線で囲まれた部分10は、この累積加算
値o,Nを取り出すための回路を示す。この回路は
累積加算器11と減算器12とによつて構成でき
る。 A portion 10 surrounded by a dashed line shows a circuit for extracting the cumulative addition values o and N. This circuit can be constructed by an accumulative adder 11 and a subtracter 12.
累積加算器11(破線で囲まれた部分)は、デ
ジタル加算器11Aと、このデジタル加算器11
Aの出力を取り込んでこのデジタル加算器11A
の他方の入力端子Bに前回までの累積加算値を与
えるためのレジスタ11Bとによつて構成するこ
とができる。 The cumulative adder 11 (the part surrounded by the broken line) includes a digital adder 11A and this digital adder 11.
This digital adder 11A takes in the output of
A register 11B for giving the cumulative addition value up to the previous time to the other input terminal B of the register 11B.
この回路10では、レジスタ11Bの出力を減
算器12を介して加算器11Aの一方の入力端子
Bに過去の累積加算値を与えるように構成した場
合を示す。 In this circuit 10, a case is shown in which the output of the register 11B is applied to one input terminal B of the adder 11A via a subtracter 12 to give a past cumulative addition value.
減算器12の他方の入力端子Bに回路13の出
力を与えることにより、減算器12の出力端子か
ら所望の累積加算値o,Nを得ることができる。 By applying the output of the circuit 13 to the other input terminal B of the subtracter 12, the desired cumulative addition values o,N can be obtained from the output terminal of the subtracter 12.
次に、20は累積加算器8から更新された重み
付き累積値=
Xo+1,Nが出力されたタイミングで=
Xo+
1,Nを取り出して割算器21の入力端子Aに与える
ゲートを示す。 Next, 20 is the weighted cumulative value updated from the cumulative adder 8 = X o+1, at the timing when N is output = X o+
A gate is shown that takes out 1 and N and supplies them to the input terminal A of the divider 21.
割算器21の他方の入力端子Bには制御24か
ら規格化定数Kを与え、この規格化定数Kにより
出力値を割算し、その演算結果すなわち微分フイ
ルタ出力Yo+1,Nを出力端子22に出力する。 A normalization constant K is given from the control 24 to the other input terminal B of the divider 21, the output value is divided by this normalization constant K, and the calculation result, that is, the differential filter output Y o+1,N is output. Output to terminal 22.
なお、23は標本点数Mを取り込んでゲート1
5A〜15Mの中のいずれか一つのゲートに開信
号を与えるためのデコーダを示す。つまりデコー
ダ23は標本点数Mに対応したレジスタ14A〜
14Mの段の出力信号を取り出すためのゲート選
択信号を出力する。 Note that 23 takes in the number of sample points M and calls gate 1.
A decoder for providing an open signal to any one of gates 5A to 15M is shown. In other words, the decoder 23 has registers 14A to 14A corresponding to the number of sample points M.
Outputs a gate selection signal for taking out the output signal of the 14M stage.
「実施例の動作」
上述した実施例において、制御器24は例えば
マイクロコンピユータによつて構成することがで
き、入力手段24Aから標本点数Mを入力するこ
とにより、乗算器17に定数Nが、デコーダ23
に標本点数Mが、割算器21には規格化定数Kが
与えられる。"Operation of the Embodiment" In the embodiment described above, the controller 24 can be configured by, for example, a microcomputer, and by inputting the number of sample points M from the input means 24A, the constant N is input to the multiplier 17 and the decoder 23
The number of sample points M is given to , and the normalization constant K is given to the divider 21 .
標本点数Mの設定によりゲート15A〜15M
の中のいずれか一つが選択されて開に制御され
る。 Gates 15A to 15M depending on the setting of the number of sample points M
One of them is selected and controlled to be open.
例えばM=7に設定した場合は、レジスタ14
A〜14Mの7段目のレジスタの出力を取り出す
ゲートが開に制御され、7個前にAD変換された
被処理データXo-3を取り出し、そのデータを加
算器6に与える。 For example, if M=7, register 14
The gates for taking out the outputs of the seventh-stage registers A to 14M are controlled to be open, and the seven previous AD-converted to-be-processed data X o-3 are taken out and the data is given to the adder 6.
一方加算器6では、レジスタ5にAD変換器2
から新しい被処理データXo+4が与えられる毎に
Xo+4と回路13の出力データXo-3とを加算する。 On the other hand, in adder 6, AD converter 2 is stored in register 5.
Every time new processed data X o+4 is given from
X o+4 and output data X o-3 of the circuit 13 are added.
乗算器7は入力端子Aに加算器6の出力データ
(Xo+4+Xo-3)を取り込み、他方の入力端子Bに
設定された定数N=3と乗算し、乗算値3・
(Xo+4+Xo-3)を累積加算器8に送る。 The multiplier 7 inputs the output data (X o+4 +X o-3 ) of the adder 6 into the input terminal A, multiplies it by a constant N=3 set at the other input terminal B, and obtains the multiplied value 3.
(X o+4 +X o-3 ) is sent to the cumulative adder 8.
累積加算器8ではレジスタ5にAD変換器2か
ら新しい被処理データが与えられる毎に、乗算器
7の出力を加算器8Aにおいて過去の重み付き累
積加算値に加算する。 In the cumulative adder 8, every time new data to be processed is given to the register 5 from the AD converter 2, the output of the multiplier 7 is added to the past weighted cumulative addition value in the adder 8A.
つまり=
Xo,3はレジスタ8Bにラツチされてお
り、そのラツチ出力が減算器9を介して加算器8
Aの入力端子Bに与えられる。 That is, = X o,3 is latched in register 8B, and the latch output is sent to adder 8 via subtracter
A is applied to input terminal B of A.
従つて乗算器7から与えられるデータとレジス
タ8Bにラツチした=
Xo,3が加算器8Aで加算さ
れ、その加算結果がクロツクCLK2によつてレ
ジスタ8Bに再度書き込まれ、その書き込まれた
重み付き累積加算値に乗算器7が出力した新しい
データを加算することができる。 Therefore, the data given from multiplier 7 and =X o,3 latched in register 8B are added by adder 8A, and the addition result is written again to register 8B by clock CLK2, and the written weight New data output from the multiplier 7 can be added to the cumulative addition value.
一方、回路10からはo,3が取り出されて減算
器9に与えられるから、例えばM=7とした場
合、8個目の被処理データが入力されたときo,3
を減算器9でo,3+N(Xo+4+Xo-3)から減算す
ることにより、重み付き累積加算値=
Xo,3を更新す
ることができる。 On the other hand, since o,3 is taken out from the circuit 10 and given to the subtracter 9, for example, if M=7, when the eighth data to be processed is input, o,3
By subtracting from o,3 +N (X o+4 +X o-3 ) with the subtractor 9, the weighted cumulative addition value = X o,3 can be updated.
従つてXo,3に3・(=
Xo+4+Xo-3)を加算する動
作と、o,3を減ずる動作を一度に行うことができ
る。 Therefore, the operation of adding 3·(=X o+4 +X o-3 ) to X o ,3 and the operation of subtracting o,3 can be performed at the same time.
よつてレジスタ5に新しいデータを取り込む速
度で重み付き累積加算値を更新することができ、
この更新された重み付き累積加算値Xo+1,3を割算
器21で規格化定数K=28によつて割算すること
により、微分値をYo+1,Nへ更新することができ
る。 Therefore, the weighted cumulative addition value can be updated at the speed at which new data is taken into the register 5.
By dividing this updated weighted cumulative addition value X o+1,3 by the normalization constant K=28 using the divider 21, the differential value can be updated to Y o+1,N. can.
以下、上記の演算の流れをまとめて説明する。 The flow of the above calculation will be explained below.
減算器9のA端子にはレジスタ8Bから前回
(過去1個目)の出力データ、すなわち重み付き
累積加算値=
Xo,Nが与えられ、B端子には回路10
からゲート18を介してo,Nが与えられる。した
がつて減算器9の出力は、=
Xo,Nからo,Nを減算し
た値となり、その値が加算器8AのB端子に与え
られる。また、加算器8AのA端子には乗算器7
の出力、すなわちN(Xo-N+Xo+1+N)が与えられ
る。そして両者の加算値、すなわち前回の出力デ
ータXo,Nからo,Nを減算した値にN(Xo-N+
Xo+1+N)を加算した値が今回の出力データXo+1,N
としてゲート20を介して割算器21に送られ
る。そして割算器21で規格化定数Kで割算され
て今回の微分値となり、出力端子22から出力さ
れる。 The A terminal of the subtracter 9 is given the previous (first past) output data from the register 8B, that is, the weighted cumulative addition value = X o,N , and the B terminal is given the circuit 10.
o and N are given from the gate 18 through the gate 18. Therefore, the output of the subtracter 9 is the value obtained by subtracting o ,N from =X o ,N , and that value is applied to the B terminal of the adder 8A. In addition, the A terminal of the adder 8A is connected to the multiplier 7.
The output of , that is, N(X oN +X o+1+N ) is given. Then, the added value of both, that is, the value obtained by subtracting o,N from the previous output data
The value obtained by adding X o+1+N ) is the current output data X o+1,N
The signal is sent to the divider 21 via the gate 20 as a signal. Then, it is divided by the normalization constant K by the divider 21 to obtain the current differential value, which is output from the output terminal 22.
また、上記の加算器8Aの出力、すなわち今回
の出力データは、レジスタ8Bに記憶され、次回
の演算において過去1個目の出力データとして用
いられ、以後、累積加算値が順次更新される。 Further, the output of the adder 8A, that is, the current output data, is stored in the register 8B and used as the first past output data in the next calculation, and thereafter, the cumulative addition value is sequentially updated.
ところで回路10において、累積加算器11で
はレジスタ5にAD変換器2からXo+4が与えられ
ると、Xo+3を加算器11Aにおいてo-1,3に加算
する。 By the way, in the circuit 10, when the cumulative adder 11 receives X o+4 from the AD converter 2 to the register 5, the adder 11A adds X o+3 to o-1,3 .
つまりo-1,3はレジスタ11Bにラツチされて
おり、そのラツチ出力が減算器12を介して加算
器11Aの入力端子Bに与えられる。 That is, o-1,3 is latched in the register 11B, and the latch output is applied to the input terminal B of the adder 11A via the subtracter 12.
よつてレジスタ14Aから与えられるXo+3と
レジスタ11Bにラツチしたo-1,3が加算器11
Aで加算され、その加算結果がクロツクCLK2
によつてレジスタ11Bに再度書き込まれ、その
書き込まれた累積加算値にレジスタ14Aから取
り込んだ新しいデータを加算する。 Therefore, X o+3 given from register 14A and o-1,3 latched to register 11B are added to adder 11.
A is added, and the addition result is sent to clock CLK2.
The new data taken in from the register 14A is added to the written cumulative addition value.
この動作を繰り返すことにより、過去のデータ
を累積加算することができる。 By repeating this operation, past data can be cumulatively added.
一方、回路13からは、例えばXo-3が取り出
されて減算器12に与えられるから、累積加算器
11にXo+3が入力されたとき、Xo-3を減算器1
2においてo-1,3+Xo+3から減算することにより
累積加算値o-1,3を更新することができる。 On the other hand, from the circuit 13, for example, X o-3 is taken out and given to the subtracter 12, so when X o+3 is input to the cumulative adder 11, X o-3 is extracted from the subtracter 12.
2, the cumulative addition value o-1,3 can be updated by subtracting it from o-1,3 +X o+3 .
従つてレジスタ14Aから累積加算器11に
Xo+3を加える動作とその累積加算値からXo-3を
減算する動作を一度に行うことができる。 Therefore, from register 14A to cumulative adder 11
The operation of adding X o+3 and the operation of subtracting X o-3 from the cumulative addition value can be performed at the same time.
よつてレジスタ5に新しいデータを取り込む速
度で累積加算値o-1,3を更新することができ、こ
の更新された累積加算値o,3を減算器9に出力す
ることができる。 Therefore, the cumulative addition value o-1,3 can be updated at the speed at which new data is taken into the register 5, and this updated cumulative addition value o,3 can be output to the subtracter 9.
「発明の変形実施例」
上述では過去のデータを得る手段としてレジス
タをM段縦続した構造を用いたが、その他の方法
としてフアースト・イン・フアースト・アウト・
メモリ(FiFoメモリ)を用いることができる。
FiFoメモリを使用した場合には段数を大きく採
つても回路規模を小さくすることができる。"Modified Embodiment of the Invention" In the above description, a structure in which M stages of registers are cascaded is used as a means for obtaining past data, but other methods include first-in, first-out, etc.
Memory (FiFo memory) can be used.
When using FiFo memory, the circuit scale can be reduced even if the number of stages is increased.
なお、FiFoメモリとは、メモリが縦続構造と
なつており、入力信号が順送りされて入力した順
に最終段から出力されるものである。 Note that the FiFo memory has a cascade structure in which input signals are sent sequentially and output from the final stage in the order in which they were input.
また上述ではレジスタ8Bを加算器8Aの出力
と減算器9の入力端子Aとの間に接続した場合を
説明したが、加算器8Aの出力とゲート20との
間に接続しても良い。このように構成した場合は
割算処理と加減算処理を一度に行うことができ
る。 Further, although the case where the register 8B is connected between the output of the adder 8A and the input terminal A of the subtracter 9 has been described above, it may be connected between the output of the adder 8A and the gate 20. With this configuration, division processing and addition/subtraction processing can be performed at the same time.
また上述ではレジスタ5を特別に設けた例を説
明したが、レジスタ5の代わりにM段縦続したレ
ジスタ14Aを流用することができる。 Furthermore, although the above description has been given of an example in which the register 5 is specially provided, the register 14A having M stages cascaded can be used instead of the register 5.
この場合には過去のデータを取り出すゲート1
0A〜10Mの接続段を1段ずつ後にずらす必要
がある。 In this case, gate 1 to retrieve past data
It is necessary to shift the connection stages of 0A to 10M one stage at a time.
なお割算器を一個追加し、この一方の入力端子
に加算器11Aの出力を入力し、他方の入力端子
に制御器24が設定した定数2N+1を入力して
割算すれば、この割算器の出力はAD変換器2で
AD変換された信号の移動平均となる。 If you add one divider, input the output of the adder 11A to one input terminal, input the constant 2N+1 set by the controller 24 to the other input terminal, and perform division, this divider The output of is AD converter 2
This is the moving average of the AD converted signal.
これにより、移動平均で信号対雑音比を改善し
た入力信号と微分フイルタにより信号対雑音比を
改善した微分信号とを同時に得ることが可能であ
る。 Thereby, it is possible to simultaneously obtain an input signal whose signal-to-noise ratio has been improved by the moving average and a differential signal whose signal-to-noise ratio has been improved by the differential filter.
上述したように、この発明によれば微分値を高
速度で得ることができ、比較的速く変化する入力
信号に対しても信号対雑音比の良い微分信号を実
時間で得ることができる、という優れた効果が得
られる。
As described above, according to the present invention, differential values can be obtained at high speed, and differential signals with a good signal-to-noise ratio can be obtained in real time even for input signals that change relatively quickly. Excellent effects can be obtained.
第1図はこの発明の一実施例のブロツク図、第
2図は従来の微分フイルタの一例のブロツク図で
ある。
「符号の説明」、1……アナログ入力端子、2
……AD変換器、5……レジスタ、6……加算
器、7……乗算器、8,11……累積加算器、8
A,11A……加算器、8B,11B……レジス
タ、9,12……減算器、10……取り込まれた
データの次からM−1番目までのデータの累積加
算値を取り出す回路、13……取り込まれたデー
タからM番目のデータを取り出す回路、14A〜
14M……レジスタ、15A〜15M……ゲー
ト、16……オアゲート、17,18,19,2
0……ゲート、21……割算器、22……出力端
子、23……デコーダ、24……制御器、24A
……入力手段。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an example of a conventional differential filter. "Explanation of symbols", 1...Analog input terminal, 2
... AD converter, 5 ... Register, 6 ... Adder, 7 ... Multiplier, 8, 11 ... Accumulation adder, 8
A, 11A...Adder, 8B, 11B...Register, 9, 12...Subtractor, 10...Circuit for extracting the cumulative addition value of the M-1th data after the captured data, 13... ...Circuit for extracting M-th data from captured data, 14A~
14M...Register, 15A-15M...Gate, 16...Or gate, 17, 18, 19, 2
0...Gate, 21...Divider, 22...Output terminal, 23...Decoder, 24...Controller, 24A
...Input means.
Claims (1)
れた被処理データからみて過去2N+1個目の被
処理データとを加算し、この加算値に定数Nを乗
算し、過去1個目から過去2N個目までの被処理
データの累積加算値を過去1個目の出力データか
ら減算し、その減算結果に上記乗算結果を加算し
て今回の出力データとし、この出力データを定数
で割算することにより、微分値を算出することを
特徴とする微分フイルタ方式。 2 取り込まれた被処理データを累積加算する累
積加算器と、過去2N+1個までの被処理データ
を格納する記憶手段と、該記憶手段の標本点数に
対応した段から標本点数に対応した数だけさかの
ぼつた過去の被処理データを取り出すゲートと、
このゲートで取り出した被処理データを上記累積
加算器で累積加算した累積加算値から減算する減
算器と、取り込まれた被処理データと上記ゲート
で取り出した被処理データを加算する加算器と、
この加算器で加算した加算値に定数Nを乗算する
乗算器と、この乗算器で乗算した乗算値を累積加
算する累積加算器と、この累積加算器で累積加算
したデータから上記減算器の出力データを減算す
る減算器と、この減算器で減算したデータと前記
乗算器の出力データを加算した累積加算値を定数
で割算する割算器とを備えた微分フイルタ回路。 3 上記記憶手段としてFiFoメモリを用いたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の微分
フイルタ回路。[Claims] 1 Add the captured data to be processed and the past 2N+1st processed data from the captured data to be processed, multiply this added value by a constant N, and calculate the past 1 data. Subtract the cumulative sum of the past 2N processed data from the past 1st output data, add the above multiplication result to the subtraction result to make the current output data, and set this output data as a constant. A differential filter method that is characterized by calculating differential values by dividing. 2. An accumulative adder that cumulatively adds the captured data to be processed, a storage device that stores up to 2N+1 past data to be processed, and a storage device that stores up to 2N+1 pieces of past data to be processed, and a storage device that stores data from a stage corresponding to the number of sample points in the memory device by a number corresponding to the number of sample points. A gate for extracting past processed data,
a subtracter that subtracts the processed data taken out by the gate from the cumulative addition value cumulatively added by the cumulative adder; an adder that adds the taken processed data and the processed data taken out by the gate;
A multiplier that multiplies the added value added by this adder by a constant N, an accumulative adder that cumulatively adds the multiplied value multiplied by this multiplier, and an output of the above subtracter from the data cumulatively added by this accumulative adder. A differential filter circuit comprising a subtracter that subtracts data, and a divider that divides a cumulative value obtained by adding the data subtracted by the subtracter and the output data of the multiplier by a constant. 3. The differential filter circuit according to claim 2, wherein a FiFo memory is used as the storage means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4106985A JPS61200714A (en) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | Differentiation filter system and its circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4106985A JPS61200714A (en) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | Differentiation filter system and its circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61200714A JPS61200714A (en) | 1986-09-05 |
JPH0319726B2 true JPH0319726B2 (en) | 1991-03-15 |
Family
ID=12598152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4106985A Granted JPS61200714A (en) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | Differentiation filter system and its circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61200714A (en) |
-
1985
- 1985-03-04 JP JP4106985A patent/JPS61200714A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS61200714A (en) | 1986-09-05 |
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