JPH04245712A - ディジタルフィルタ - Google Patents

ディジタルフィルタ

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JPH04245712A
JPH04245712A JP3029389A JP2938991A JPH04245712A JP H04245712 A JPH04245712 A JP H04245712A JP 3029389 A JP3029389 A JP 3029389A JP 2938991 A JP2938991 A JP 2938991A JP H04245712 A JPH04245712 A JP H04245712A
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filter
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decimation filter
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Yuichi Maruyama
勇一 丸山
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    • H03H17/02Frequency selective networks
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    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/06Non-recursive filters
    • H03H17/0621Non-recursive filters with input-sampling frequency and output-delivery frequency which differ, e.g. extrapolation; Anti-aliasing
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    • H03H17/065Non-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 the ratio being integer
    • H03H17/0664Non-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 the ratio being integer where the output-delivery frequency is lower than the input sampling frequency, i.e. decimation
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】オーバサンプリング方式のAD変
換装置に用いるディジタルフィルタに利用する。特に、
高いサンプリングレートのデータを低いサンプリングレ
ートのデータに変換するデシメーションフィルタに関す
る。 【0002】 【従来の技術】オーバサンプリング方式のAD変換器の
アナログフロントエンドに用いられる回路(Δ変調、Δ
Σ変調など)の出力するディジタルデータは、低ワード
(例えば1ビット)の高いサンプリングレートのデータ
である。このデータは通常使用する所望のサンプリング
レートのデータに間引かれる。このときに、高いサンプ
リングレートのデータをそのままデータを間引いて所望
のサンプリングレートのデータにしたのでは、高いサン
プリングレートでサンプリングされることにより広い帯
域に分散している量子化雑音のすべてが所望のサンプリ
ングレートのナイキスト周波数内(信号帯域内)に折り
返されてしまい、入力信号の品質を劣化させる。これを
防ぐために、データを間引く前に信号帯域の外に分布し
ている量子化雑音を減衰させる必要がある。減衰させる
手段としてディジタルフィルタを用いるが、このときに
一回のデシメーションで所望のサンプリングレートのデ
ータを得ようとすると、高精度のディジタルフィルタが
必要になる。このときに、ディジタルフィルタに要求さ
れる特性は通過帯域が狭く阻止帯域が非常に広く転移帯
域の非常に狭いものとなってしまい、現在の技術で実現
するのは困難である。そこで、ディジタルフィルタの特
性を簡単なものにするためにデシメーションを一回だけ
でなく複数回行うのが一般的である。複数回行うときに
、中間周波数にデシメーションするためのフィルタの特
性は信号帯域外の全ての量子化雑音が信号帯域内に折り
返すわけでないので、簡単なもので良く一般的に移動平
均フィルタと呼ばれる簡単なフィルタが用いられる。 中間周波数から所望の周波数にデシメーションするため
のフィルタも一回で所望のサンプリングレートのデータ
を得るときのフィルタに比べて通過帯域、阻止帯域極お
よび転移帯域の比率が極端でないので、比較的容易に実
現できる。このときの回路構成の一例を図2に、1回目
のデシメーションフィルタの特性の一例を図3に、2回
目のデシメーションフィルタの特性の一例を図4にそれ
ぞれ示す。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】このようにオーバサン
プリングの回路では、複数回のデシメーションにより高
いサンプリングレートのデータを所望のサンプリングレ
ートのデータに変換するのが一般的である。このときに
、従来の回路では複数回のデシメーションを各々独立し
て行っており、最初のデシメーションフィルタの演算が
終了した後にその出力データを次のデシメーションフィ
ルタの入力として演算しているので演算回路の規模が大
きくなる欠点があった。 【0004】本発明は、このような欠点を除去するもの
で、小規模の演算回路で実現されたディジタルフィルタ
を提供することを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、所定のサンプ
リングレートのディジタルデータに対して2回のデシメ
ーションを行う2個の変換手段を備えたディジタルフィ
ルタにおいて、前段の変換手段は、後段の変換手段のフ
ィルタ係数に対する操作信号を生成してこの次段の変換
手段に与える構成であることを特徴とする。 【0006】 【作用】最初のデシメーションフィルタの出力としてフ
ィルタ演算後の数値データを出力する代わりに、次のデ
シメーションフィルタのフィルタ計数に対する操作信号
を出力する。これにより、フィルタ演算を1回目と2回
目とそれぞれ独立に行ったのと同等の結果を得る。 【0007】 【実施例】以下に、本発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1はこの実施例の回路図である。こ
の回路は、入力された任意のサンプリングレートのデー
タをまず1/Kにし、次に、1/Lにするためのフィル
タである(KおよびLは共に自然数)。 【0008】すなわち、この実施例は、図1に示すよう
に、所定のサンプリングレートのディジタルデータに対
して2回のデシメーションを行う2個の変換手段を備え
、前段の変換手段は、後段の変換手段のフィルタ係数に
対する操作信号を生成してこの次段の変換手段に与える
構成である。 【0009】次にこの実施例の動作を説明する。1/K
=1/2のときで伝達関数が1/4(1+Z−1)2 
、1/L=1/8でタップ数32のFIRフィルタで係
数がK0 〜K32のフィルタとする。入力データとし
ては、1ワード1ビットのデータが入力されたハイレベ
ルのときに「+1」、ロウレベルのときに「−1」とし
た場合の動作を説明する。この回路の最初のデシメーシ
ョンフィルタの出力値は「±1」、「±0.5 」また
は「0」のいずれかになる。2回目のデシメーションフ
ィルタはこの出力とフィルタ係数との乗算を行い、その
結果を足しこんで出力を得る。このときに、2回目のデ
シメーションフィルタの演算としては、最初のデシメー
ションフィルタの出力「±1」、「±0.5 」または
「0」のいずれかとフィルタ係数との乗算を行っている
。この乗算はフィルタ係数に対して補数を取る1ビット
シフト、リセットのいずれかひとつでまたは複数の操作
を行うことで実現できる。そこで、本発明は最初のデシ
メーションフィルタの出力を「±1」、「±0.5 」
または「0」のコードを出力するのではなく、補数、シ
フトおよびリセットの操作信号を出力させている。この
ときの対応表を次表に示す。                          
     表入力                 
           出力  Z−0    Z−1
    Z−2  シフト    補数  リセット 
 実際の出力値  0      0      0 
     0      1      0     
     −10      0      1   
   1      1      0       
   −0.5 0      1      0  
    0      0      1      
      00      1      1   
   1      0      0       
     0.5 1      0      0 
     1      1      0     
     −0.5 1      0      1
      0      0      1    
        01      1      1 
     0      0      0     
       1  【0010】すなわち、一回目の
回路の伝達関数は、(1+Z−1)2 であり、これは、 0.25Z0 + 0.5Z−1+0.25Z−2  
  (1)式に書き換えられる。 【0011】図1のシフトレジスタ1は3ビットのシフ
トレジスタで構成でき、このシフトレジスタ1のデータ
は入力データ毎にシフトする。ラッチ回路2は3ビット
で構成される。1回目のデシメーションは1/2のデシ
メートなので、シフトレジスタ1の出力を入力データ2
回に対して1回ラッチする。また、データは1ビットで
入力され、ハイレベルのときに「1」でローレベルのと
きに「0」とする。 【0012】表で、入力Z0 、Z−1およびZ−2は
、それぞれ現在のデータ、1つ前のデータ2つ前のデー
タを示す。表の出力は図1のデコーダ3の出力に対応す
る。実際のデータは、この3つのデータを(1)式に「
0」を「−1」、「1」を「+1」として与えて得た演
算値である。 【0013】図1のシフトレジスタ1、ラッチ回路2お
よびデコーダ3は図2(従来例)の1回目のデシメーシ
ョンフイルタに相当し、図1の係数メモリ4、シフト回
路5、補数回路6、リセット回路7、加算器8およびア
キュームレータ9が図2(従来例)の2回目のデシメー
ションフイルタに相当する。 【0014】図2で説明した従来例回路では、2回目の
デシメーションフィルタの乗算器は、この2回目のデシ
メーションフイルタのフイルタ係数と1回目のデシメー
ションフィルタから出力された数値データとの乗算を行
っていた。それを本発明では図1に示すように係数メモ
リ4はFIRフィルタの係数(K0 〜K31)を順次
出力し、加算器8はアキュームレータ9の出力を32個
分(FIRフィルタの係数の個数)を積分して出力する
。 この場合に32回のデータ入力に対して1回の出力が得
られるが、実際には、1/8にサンプリングレートを下
げるために8回に1回の出力が望ましく、このために8
タップ分係数をシフトさせた同一回路を4個設けると回
路規模が過大になるので、乗算と加算の速度を4倍にし
て乗算器1個と加算器1個で同様の動作を実現している
。 【0015】すなわち、本発明では、この従来例の乗算
器に相当する部分をシフト回路5、補数回路6およびリ
セット回路7で置き換え、1回目のデシメーションフイ
ルタの出力する操作信号を直接に受けて動作する。すな
わち、「+1」のときはそのまま、「−1」のときは補
数操作、「+0.5 」のときは右に1ビットシフト操
作、「−0.5 」のときは右に1ビットシフト操作と
補数操作、そして「0」のときはリセットの操作を係数
に対して行う。 【0016】このように、この実施例では、1回目のデ
シメーションフィルタの出力として、その演算結果に代
わり2回目のデシメーションフィルタの係数に対する操
作信号を出力するので、回路規模を縮小することができ
る。 【0017】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように、最初の
デシメーションフィルタの出力を数値コードでなく2回
目のデシメーションフィルタのフィルタ係数に対する操
作信号を出力することにより、最初のデシメーションフ
ィルタの回路が演算回路でなくデコーダ回路で構成でき
、2回目のデシメーションフィルタの乗算回路が簡単化
できるので、回路規模を1/2程度に小さくでき、LS
Iの高集積化に役立ち、チップ面積が小さくなりコスト
ダウンが図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明実施例の構成を示すブロック図。
【図2】  一般例の構成を示すブロック図。
【図3】  1回目のデシメーションフィルタの特性を
示す図。
【図4】  2回目のデシメーションフィルタの特性を
示す図。
【符号の説明】 1  シフトレジスタ 2  ラッチ回路 3  デコーダ 4  係数メモリ 5  シフト回路 6  補数回路 7  リセット回路 8  加算器 9  アキュームレータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  所定のサンプリングレートのディジタ
    ルデータに対して2回のデシメーションを行う2個の変
    換手段を備えたディジタルフィルタにおいて、前段の変
    換手段は、後段の変換手段のフィルタ係数に対する操作
    信号を生成してこの次段の変換手段に与える構成である
    ことを特徴とするディジタルフィルタ。
JP3029389A 1991-01-30 1991-01-30 ディジタルフィルタ Expired - Lifetime JP2591864B2 (ja)

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