JPH05327412A - 高速処理型ディジタルフィルタ - Google Patents

高速処理型ディジタルフィルタ

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JPH05327412A
JPH05327412A JP4128737A JP12873792A JPH05327412A JP H05327412 A JPH05327412 A JP H05327412A JP 4128737 A JP4128737 A JP 4128737A JP 12873792 A JP12873792 A JP 12873792A JP H05327412 A JPH05327412 A JP H05327412A
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JP
Japan
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data
output
clock signal
frequency
flip
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Withdrawn
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JP4128737A
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Inventor
Mitsuhiro Ono
光洋 小野
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はサンプリング倍率を上げても処理速度
が遅くならないようにすることができる高速処理型ディ
ジタルフィルタを提供することを目的とする。 【構成】入力アナログ信号が、A/D変換器においてア
ナログ信号の周波数fの2n (n=1,2,3,…)倍
の周波数2n fの第1クロック信号でサンプリングさ
れ、このサンプリングにより得られるデータが第1クロ
ック信号によってシフトレジスタに保持され、この保持
データが、fの2倍の周波数の第2クロック信号によっ
てラッチ回路に保持され、この保持されたデータが各乗
算器へ出力されて各乗数倍されて出力され、この出力さ
れた各データが、第2クロック信号で作動する各フリッ
プフロップと、このフリップフロップと交互に配列され
る各加算器とによって順次加算されることにより、所望
の特性を得ることが可能なデータを出力するように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高速処理型ディジタルフ
ィルタに関する。この高速処理型ディジタルフィルタ
は、特に転置型のディジタルフィルタに関するものであ
る。
【0002】転置型のディジタルフィルタは、入力され
るアナログ信号をローパスフィルタを通した後、A/D
変換器においてアナログ信号周波数の2n (n=1,
2,3,…)倍以上の周波数のクロック信号でサンプリ
ングしてディジタル信号に変換し、これを更にN段の乗
算器で順次ずらしながら各乗算器の出力データを順次加
算して、所望の特性のアナログ信号に変換できるデータ
を得るものである。
【0003】サンプリングの倍率は2倍よりも4倍、4
倍よりも8倍…となるべく大きい方が最終結果のデータ
をアナログ信号に変換する場合に精度が向上すると共
に、所望の特性を得ることが可能となるが、サンプリン
グの倍率を上げると処理速度が遅くなるといった欠点が
ある。そこで、その欠点を補うことのできる転置型のデ
ィジタルフィルタが要望されている。
【0004】
【従来の技術】図11に従来の転置型のディジタルフィ
ルタのブロック構成図を示し、その説明を行う。
【0005】11はローパスフィルタであり、入力され
るアナログ信号Sの特性を急峻にして出力するためのも
のである。12はA/D変換器であり、ローパスフィル
タ11から出力されるアナログ信号S1をディジタル信
号に変換するものであるが、その際に、アナログ信号S
1の周波数fの4倍の周波数4fのクロック信号CK1
でサンプリングして変換を行うものである。
【0006】13〜17は、乗算器である。乗算器13
はA/D変換器12から出力されるデータDを乗数a5
倍して出力するものであり、乗算器14はデータDを乗
数a 4 倍、乗算器15はデータDを乗数a3 倍、乗算器
16はデータDを乗数a2 倍、乗算器17はデータDを
乗数a1 倍して出力するものである。
【0007】18〜21はフリップフロップであり、2
2〜25は加算器である。フリップフロップ18は、乗
算器13から出力されるデータD1を周波数4fのクロ
ック信号CK1でトリガして保持し、出力するものであ
る。
【0008】加算器22は、乗算器14から出力される
データD3とフリップフロップ18から出力されるデー
タD2とを加算して出力するものである。フリップフロ
ップ19は、加算器22から出力されるデータD4をク
ロック信号CK1でトリガして保持し、出力するもので
ある。
【0009】加算器23は、乗算器15から出力される
データD6とフリップフロップ19から出力されるデー
タD5とを加算して出力するものである。フリップフロ
ップ20は、加算器23から出力されるデータD7をク
ロック信号CK1でトリガして保持し、出力するもので
ある。
【0010】加算器24は、乗算器16から出力される
データD9とフリップフロップ20から出力されるデー
タD8とを加算して出力するものである。フリップフロ
ップ21は、加算器24から出力されるデータD10を
クロック信号CK1でトリガして保持し、出力するもの
である。
【0011】加算器25は、乗算器17から出力される
データD12とフリップフロップ21から出力されるデ
ータD11とを加算して出力するものである。加算器2
5から出力されるデータD13をアナログ信号に変換し
た際に、所望の特性のアナログ信号を得ることができ
る。
【0012】次に、このディジタルフィルタの動作を図
11及び図12を参照して説明する。図12に示す時刻
t0の場合、即ちサンプリングが行われていない場合
(初期状態)は、各乗算器13〜17、各フリップフロ
ップ18〜21、及び各加算器22〜25から出力され
るデータD1〜D13を、0とする。
【0013】時刻t1において、ローパスフィルタ11
を通過したアナログ信号S1が、A/D変換器12に入
力され、アナログ信号S1の周波数fの4倍のサンプリ
ング周波数4fでサンプリングされた場合に、A/D変
換器12から出力されるデータDをx1 とする。
【0014】この場合、データx1 が各乗算器13〜1
7を通過することによって、図12に示すように、デー
タD1がa5 1 となり、データD3がa4 1 、デー
タD6がa3 1 、データD9がa2 1 、データD1
2がa1 1 となる。
【0015】また、このサンプリングタイミングでは、
乗算器13〜17から出力されるデータはフリップフロ
ップ18〜21でトリガされないので、フリップフロッ
プ18〜21の出力データD2,D5,D8,D11
は、0である。
【0016】従って、加算器22では、データD2の0
と、データD3のa4 1 が加算されるので、その出力
データD4がa4 1 となる。加算器23では、データ
D5の0と、データD6のa3 1 が加算され、出力デ
ータD7がa3 1 となり、加算器24では、データD
8の0と、データD9のa2 1 が加算され、出力デー
タD7がa2 1 となり、加算器25では、データD1
1の0と、データD12のa1 1 が加算され、出力デ
ータD13がa1 1 となる。
【0017】時刻t2において、次のアナログ信号S1
が、A/D変換器12に入力され、サンプリング周波数
4fでサンプリングされた場合に出力されるデータDを
2とする。
【0018】この場合、データx2 が各乗算器13〜1
7を通過することによって、データD1がa5 2 とな
り、データD3がa4 2 、データD6がa3 2 、デ
ータD9がa2 2 、データD12がa1 2 となる。
【0019】このサンプリングタイミングでは、時刻t
1においてフリップフロップ18〜21に供給されてい
たデータがトリガされて保持されるので、フリップフロ
ップ18の出力データD2がa5 1 となり、フリップ
フロップ19の出力データD5がa4 1 、フリップフ
ロップ20の出力データD8がa3 1 、フリップフロ
ップ21の出力データD11がa2 1 となる。
【0020】従って、加算器22では、データD2のa
5 1 と、データD3のa4 2 が加算されるので、そ
の出力データD4がa4 2 +a5 1 となる。加算器
23では、データD5のa4 1 と、データD6のa3
2 が加算され、出力データD7がa3 2 +a4 1
となり、加算器24では、データD8のa3 1 と、デ
ータD9のa2 2 が加算され、出力データD7がa2
2 +a3 1 となり、加算器25では、データD11
のa2 1 と、データD12のa1 2 が加算され、出
力データD13がa1 2 +a2 1 となる。
【0021】以降同様に、時刻t3,t4,t5,t
6,t7,…において、アナログ信号S1が、A/D変
換器12に入力され、サンプリング周波数4fでサンプ
リングされた場合に出力されるデータDをx3 ,x4
5 ,x6 ,x7 ,…とすると、出力データD13は、
時刻t3においてa1 3 +a2 2 +a3 1 とな
り、時刻t4においてa1 4 +a2 3 +a3 2
4 1 となり、時刻t5においてa1 5 +a2 4
+a3 3 +a4 2 +a5 1 となり、時刻t6にお
いてa1 6 +a2 5 +a3 4 +a4 3 +a5
2 となり、時刻t7においてa1 7 +a2 6 +a3
5 +a4 4 +a5 3 、…となる。
【0022】なお、以上説明したディジタルフィルタに
おいては、説明を分かりやすくするために、乗算器13
〜17の段数を5段として説明したが、実際には、サン
プリング倍率の2倍以上の段数となる。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディジタル
フィルタにおいては、通常、サンプリング定理より、入
力されるアナログ信号の周波数fの2倍以上のサンプリ
ング周波数2fでサンプリングを行うようになっている
が、サンプリング倍率が大きいほど、A/D変換器の前
段のローパスフィルタの特性を最終的に得られるデータ
に反映させ、最終結果データをアナログ信号に変換した
場合に精度が向上すると共に、所望の特性を得ることが
可能となることから、上述したように2倍よりも大きい
4倍以上でサンプリングしたほうがよい。
【0024】しかし、サンプリングの倍率を上げると処
理速度が遅くなるといった問題がある。本発明は、この
ような点に鑑みてなされたものであり、サンプリング倍
率を上げても処理速度が遅くならないようにすることが
できる高速処理型ディジタルフィルタを提供することを
目的としている。
【0025】
【課題を解決するための手段】図1に本発明の原理図を
示す。図中、51はA/D変換器であり、ローパスフィ
ルタを介して入力されるアナログ信号S1を、このアナ
ログ信号S1の周波数fの2n (n=1,2,3,…)
倍の周波数2n fの第1クロック信号CLK1でサンプ
リングして得られるディジタルデータDを出力するもの
である。
【0026】52はm段のシフトレジスタであり、デー
タDを第1クロック信号CLK1でトリガすることによ
り順次保持するものである。53は分周位相制御手段で
あり、第1クロック信号CLK1をp本に分岐し、かつ
q分周した後、分岐された各クロック信号の位相を分岐
数pに応じてずらし、この位相のずれた各クロック信号
の何れかを第1選択信号SS1に応じて選択して出力す
るものである。
【0027】54はラッチ回路であり、シフトレジスタ
52から出力されるデータを分周位相制御手段53から
出力される第2クロック信号CLK2でトリガして保持
するものである。
【0028】55〜59はシフトレジスタ52の段数に
対応したm段の乗算器であり、ラッチ回路54から出力
されるデータに、個々に定められた乗数を掛けて出力す
るものである。
【0029】60〜63はm−1個のフリップフロップ
であり、第2クロック信号CLK2で作動するものであ
り、64〜67はm−1個の加算器であり、フリップフ
ロップ60〜63と交互に配列されるものである。
【0030】また、1段目の乗算器55から出力される
データD1を1個目のフリップフロップ60に供給し、
1個目のフリップフロップ60で保持されたデータD2
と2段目の乗算器56から出力されるデータD3とを1
個目の加算器64で加算し、1個目の加算器64から出
力されるデータD4を2個目のフリップフロップ61で
保持し、2個目のフリップフロップ61で保持されたデ
ータD5と、3段目の乗算器57から出力されるデータ
D6とを2個目の加算器65で加算し、……、m−1個
のフリップフロップ63から出力されるデータD11と
m段目の乗算器59から出力されるデータD12とをm
−1個の加算器67で加算することにより、アナログ信
号に変換した際に所望の特性を得ることが可能なデータ
D13を出力するように構成されている。
【0031】このような構成に、図2に示すように、A
/D変換器51から出力されるデータDと、ラッチ回路
54から出力されるデータの何れかを第2選択信号SS
2に応じて選択して、m段の乗算器55〜59へ出力す
るデータセレクタ71と、第11クロック信号CLK1
と、分周位相制御手段53から出力される第2クロック
信号CLK2の何れかを第2選択信号SS2に応じて選
択してm−1個のフリップフロップ60〜63へ出力す
るクロックセレクタ72とを設けてもよい。
【0032】また、前記した分周位相制御手段53にお
ける第1クロック信号CLK1の分周数qを、数値2を
前記した2n 倍で除した数値2/2n とし、前記した分
岐数pを、数値2/2n の逆数2n /2とし、この逆数
n /2本に分岐された各クロック信号の位相をずらす
場合に、360°×2/2n の度数だけ順次ずらすよう
にするのが好ましい。
【0033】
【作用】上述した図1に示す本発明において、第1クロ
ック信号CLK1の周波数2nfが22 fであるとする
と、分周位相制御手段53における第1クロック信号C
LK1の分周数qが、数値2を22 倍で除した数値2/
2 、即ち1/2となり、分岐数pが数値1/2の逆数
2となり、この逆数2本に分岐された各クロック信号の
位相をずらす場合に、360°×1/2=180°の度
数だけ順次ずらすようにされる。
【0034】従って、アナログ信号S1が、A/D変換
器51において、アナログ信号S1の周波数fの4倍の
周波数4fの第1クロック信号CLK1でサンプリング
されることによりデータDが出力され、このデータDが
第1クロック信号CLK1によってトリガされることに
よりシフトレジスタ52に保持される。
【0035】また、第1クロック信号CLK1が、分周
位相制御手段53において、1/2分周され、かつ2分
岐されるので、この分周された各クロック信号の周波数
がアナログ信号S1の周波数fの2倍となる。また、各
クロック信号の位相が180°ずらされるので、互いに
逆相関係となる。
【0036】この各クロック信号は第1選択信号SS1
によって何れかが選択され、第2クロック信号CLK2
として出力される。先に、シフトレジスタ52に保持さ
れたデータDは、第1クロック信号CLK2によってト
リガされて保持され、前回保持されたデータが各乗算器
55〜59へ出力され、乗算器55〜59において乗数
倍されて出力される。
【0037】そして、1段目の乗算器55から出力され
るデータD1が第2クロック信号CLK2で作動する1
個目のフリップフロップ60に供給され、1個目のフリ
ップフロップ60で保持されたデータD2と2段目の乗
算器56から出力されるデータD3とが1個目の加算器
64で加算され、1個目の加算器64から出力されるデ
ータD4が2個目のフリップフロップ61で保持され、
2個目のフリップフロップ61で保持されたデータD5
と、3段目の乗算器57から出力されるデータD6とが
2個目の加算器65で加算され、……、m−1個のフリ
ップフロップ63から出力されるデータD11とm段目
の乗算器59から出力されるデータD12とがm−1個
の加算器67で加算されることにより、アナログ信号に
変換した際に所望の特性を得ることが可能なデータD1
3が出力される。
【0038】つまり、入力アナログ信号S1を、その周
波数fの4倍でサンプリングした後、周波数fの2倍の
処理速度で処理して出力させることができる。従って、
サンプリング倍率を高くしても、A/D変換器51の前
段のローパスフィルタの特性を最終的に得られる出力デ
ータD13に反映させることによって、最終結果データ
D13をアナログ信号に変換した場合の精度を向上さ
せ、所望の特性を得ることができる状態で、処理速度が
遅くならないようにすることができる。
【0039】また、図2においては、第2選択信号SS
2の設定によって、1つには、A/D変換器51から出
力されるデータDがデータセレクタ71で選択され、各
乗算器55〜59に入力される。そして、各乗算器55
〜59で乗数倍されたデータD1,D3,D6,D9,
D12が、加算器64〜67と、この場合にクロックセ
レクタ72で選択される第1クロック信号CLK1で作
動するフリップフロップ60〜63とによって処理さ
れ、最終的にデータD13として出力される。
【0040】2つには、A/D変換器51から出力され
るデータDが、シフトレジスタ52に順次保持されたあ
と、ラッチ回路54に、第2クロック信号CLK2によ
って保持され、この後、データセレクタ71で選択され
て各乗算器55〜59へ入力される。
【0041】そして、各乗算器55〜59で乗数倍され
たデータD1,D3,D6,D9,D12が、加算器6
4〜67と、この場合にクロックセレクタ72で選択さ
れる第2クロック信号CLK2で作動するフリップフロ
ップ64〜67とによって処理され、最終的にデータD
13として出力される。
【0042】従って、1つのディジタルフィルタで、入
力アナログ信号S1を、その周波数fの4倍でサンプリ
ングした後、周波数fの4倍の処理速度で処理して出力
させることができるフィルタと、入力アナログ信号S1
を、その周波数fの4倍でサンプリングした後、周波数
fの2倍の処理速度で処理して出力させることができる
フィルタの2つの機能を実現することができる。
【0043】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図3は本発明の第1実施例による高速処理
型ディジタルフィルタのブロック構成図である。この図
において図11に示す従来例の各部に対応する部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。但し、図3にお
いては図11に示したローパスフィルタ11が省略され
ているものとする。
【0044】図3に示す符号27はシフトレジスタであ
り、乗算器13〜17の個数と同数のシフト段数を有す
るものである。このシフトレジスタ27は、アナログ信
号S1がA/D変換器12においてアナログ信号S1の
周波数fの4倍の周波数4fのクロック信号CK1でサ
ンプリングされて出力されるデータDを、クロック信号
CK1でトリガして順次シフトする。
【0045】28は位相制御機能付1/2分周器であ
り、クロック信号CK1を1/2分周したクロック信号
を2つ作り、各クロック信号の位相を180度ずらして
出力するものである。この出力される一方をクロック信
号CK2とし、他方をクロック信号CK3とする。
【0046】クロック信号CK3はクロック信号CK2
に対して位相が180度ずれていることになる。また、
各クロック信号CK2,CK3は、クロック信号CK1
を1/2分周したものなので、アナログ信号S1の周波
数fの2倍の周波数2fとなる。
【0047】29はセレクタであり、選択信号S2に応
じてクロック信号CK2又はCK3の何れかを選択して
出力するものである。選択信号S2が「0」の場合にク
ロック信号CK2が選択され、「1」の場合にクロック
信号CK3が選択されるものとする。
【0048】30はラッチ回路であり、シフトレジスタ
27の各段の出力端から出力されるデータD1″,D
3″,D6″,D9″,D12″を、クロック信号CK
2又はCK3によりラッチして出力するものである。
【0049】図4に示すように、A/D変換器12でア
ナログ信号S1がクロック信号CK1の立ち上がりエッ
ジでサンプリングされることによりA/D変換器12か
ら出力されるデータDをx1 ,…,x5 ,…とすると、
各データx1 ,…,x5 ,…は、ラッチ回路30におい
てクロック信号CK2又はCK3の立ち上がりエッジで
トリガされてラッチされる。
【0050】この場合、図4から分かるように、クロッ
ク信号CK2ではデータx1 ,x3,x5 ,…と奇数番
目のデータがラッチされ、クロック信号CK3では、デ
ータx2 ,x4 ,…と偶数番目のデータがラッチされ
る。
【0051】このような構成のディジタルフィルタの動
作を説明する。但し、セレクタ29がクロック信号CK
2を選択する動作を行うものとする。A/D変換器12
においてアナログ信号S1のサンプリングが順次行われ
ることによって、出力されるデータDをx1 ,x2 ,x
3 ,…とする。
【0052】今、シフトレジスタ27にデータDが保持
されていない時刻をt0とし、図5に示すように、時刻
t0にあってラッチ回路30の各出力データD1′〜D
5′を0、各乗算器13〜17、フリップフロップ18
〜21、及び加算器22〜25の出力データD1〜D1
3も0とする。
【0053】その後、時刻t1において、シフトレジス
タ27の1段目にデータx1 が保持され、データD1″
として出力された状態で、ラッチ回路30にクロック信
号CK2が供給されると、ラッチ回路30にデータx1
が保持されて出力されるので、データD1′が図5に示
すようにx1 となる。ラッチ回路30の他の出力データ
D3′,D6′,D9′,D12′は0である。
【0054】この時、x1 が乗算器13に入力されるの
で、乗算器13の出力データD1が図6に示すようにa
5 1 となる。他のデータD2〜D13は0である。但
し、図5及び図6に示す時刻tは、クロック信号CK2
の1周期に対応するものとする。つまり、クロック信号
CK2の立ち上がりエッジ毎に時刻tが1ずつ増加す
る。従って、クロック信号CK1の2周期分となる。
【0055】図5に示す時刻t2においては、時刻t1
から時刻t2となる間に、シフトレジスタ27には、ク
ロック信号CK1によって、新たな2つのデータx2
3が順次保持されることになるので、シフトレジスタ
27の3段目にデータx1 、2段目にデータx2 、1段
目にデータx3 が保持されて出力された状態となってお
り、それらデータx3 ,x2 ,x1 がクロック信号CK
2によりラッチ回路30に保持されるので、データD
1′がx3 、データD3′がx2 、データD6′がx1
となる。
【0056】この時、x3 が乗算器13に入力され、x
2 が乗算器14に入力され、x3 が乗算器15に入力さ
れるので、図6に示すように、乗算器13の出力データ
D1がa5 3 、乗算器14の出力データD3がa4
2 、乗算器15の出力データD6がa3 1 となる。
【0057】また、クロック信号CK2によって、フリ
ップフロップ18に前回乗算器13から出力されたデー
タa5 1 が保持されるので、フリップフロップ18の
出力データD2がa5 1 となる。
【0058】従って、加算器22では、データD2のa
5 1 と、データD3のa4 2 が加算され、その出力
データD4がa4 2 +a5 1 となる。加算器23で
は、データD5の0と、データD6のa3 1 が加算さ
れ、出力データD7がa3 1 となる。
【0059】図5に示す時刻t3においては、時刻t2
から時刻t3となる間に、シフトレジスタ27にクロッ
ク信号CK1によって、新たな2つのデータx4 ,x5
が順次保持されることになるので、シフトレジスタ27
の5段目にデータx5 、4段目にデータx4 、3段目に
データx3 、2段目にデータx2 、1段目にデータx 1
が保持されて出力された状態となっており、それらデー
タx5 ,x4 ,x3 ,x2 ,x1 がクロック信号CK2
によりラッチ回路30に保持されるので、データD1′
がx5 、データD3′がx4 、データD6′がx3 、デ
ータD9′がx 2 、データD12′がx1 となる。
【0060】この時、x5 が乗算器13に入力され、x
4 が乗算器14に入力され、x3 が乗算器15に入力さ
れ、x2 が乗算器16に入力され、x3 が乗算器17に
入力されるので、図6に示すように、乗算器13の出力
データD1がa5 5 、乗算器14の出力データD3が
4 4 、乗算器15の出力データD6がa3 3 、乗
算器16の出力データD3がa2 2 、乗算器15の出
力データD6がa1 1 となる。
【0061】また、クロック信号CK2によって、フリ
ップフロップ18に前回乗算器13から出力されたデー
タa5 3 が保持されるので、出力データD2がa5
3 となり、フリップフロップ19に前回加算器22から
出力されたデータa4 2 +a5 1 が保持されるの
で、出力データD5がa4 2 +a5 1 となり、フリ
ップフロップ20に前回加算器23から出力されたデー
タa3 1 が保持されるので、出力データD8がa3
1 となる。
【0062】従って、加算器22では、データD2のa
5 3 と、データD3のa4 4 が加算され、その出力
データD4がa4 4 +a5 3 となる。加算器23で
は、データD5のa4 2 +a5 1 と、データD6の
3 3 が加算され、出力データD7がa3 3 +a4
2 +a5 1 となり、加算器24では、データD8の
3 1 と、データD9のa2 2 とが加算され、出力
データD10がa2 2 +a3 1 となり、加算器25
では、データD11の0と、データD12のa 1 1
が加算され、出力データD13がa1 1 となる。
【0063】図5に示す時刻t4においては、時刻t3
から時刻t4となる間に、シフトレジスタ27にクロッ
ク信号CK1によって、新たな2つのデータx6 ,x7
が順次保持されることになるので、シフトレジスタ27
の5段目にデータx7 、4段目にデータx6 、3段目に
データx5 、2段目にデータx4 、1段目にデータx 3
が保持されて出力された状態となっており、それらデー
タx7 ,x6 ,x5 ,x4 ,x3 がクロック信号CK2
によりラッチ回路30に保持されるので、データD1′
がx7 、データD3′がx6 、データD6′がx5 、デ
ータD9′がx 4 、データD12′がx3 となる。
【0064】この時、x7 が乗算器13に入力され、x
6 が乗算器14に入力され、x5 が乗算器15に入力さ
れ、x4 が乗算器16に入力され、x3 が乗算器17に
入力されるので、図6に示すように、乗算器13の出力
データD1がa5 7 、乗算器14の出力データD3が
4 6 、乗算器15の出力データD6がa3 5 、乗
算器16の出力データD9がa2 4 、乗算器15の出
力データD12がa13 となる。
【0065】また、クロック信号CK2によって、フリ
ップフロップ18に前回乗算器13から出力されたデー
タa5 5 が保持されるので、出力データD2がa5
5 となり、フリップフロップ19に前回加算器22から
出力されたデータa4 4 +a5 3 が保持されるの
で、出力データD5がa4 4 +a5 3 となり、フリ
ップフロップ20に前回加算器23から出力されたデー
タa3 3 +a4 2 +a5 1 が保持されるので、出
力データD8がa3 3 +a4 2 +a5 1 となり、
フリップフロップ21に前回加算器24から出力された
データa2 2 +a3 1 が保持されるので、出力デー
タD11がa2 2 +a3 1 となる。
【0066】従って、加算器22では、データD2のa
5 5 と、データD3のa4 6 が加算され、その出力
データD4がa4 6 +a5 5 となる。加算器23で
は、データD5のa4 4 +a5 3 と、データD6の
3 5 が加算され、出力データD7がa3 5 +a4
4 +a5 3 となり、加算器24では、データD8の
3 3 +a4 2 +a5 1 と、データD9のa2
4 とが加算され、出力データD10がa2 4 +a3
3 +a4 2 +a5 1 となり、加算器25では、デー
タD11のa2 2 +a3 1 と、データD12のa1
3 とが加算され、出力データD13がa1 3 +a2
2 +a3 1 となる。
【0067】以降同様に、出力データD13は、時刻t
5においてa1 5 +a2 4 +a 3 3 +a4 2
5 1 となり、時刻t6においてa1 7 +a2 6
+a 3 5 +a4 4 +a5 3 、時刻t7においてa
1 9 +a2 8 +a3 7+a4 6 +a5 5 とな
る。
【0068】上述した第1実施例の図6に示す出力デー
タD13の結果と、従来例の図12に示す出力データD
13の結果との比較から分かるように、図6では図12
の奇数時刻tの結果、即ち1つずつ間引かれた結果が出
力されている。
【0069】図6で図12の偶数時刻tの結果を出力さ
せようと思えばクロック信号CK2の代わりにクロック
信号CK3がセレクタ29で選択されるようにすればよ
い。以上説明した第1実施例のディジタルフィルタにお
いては、A/D変換器12と各乗算器13〜17との間
に、入力アナログ信号S1の周波数fの4倍のサンプリ
ング周波数4fで作動するシフトレジスタ27と、入力
アナログ信号S1の周波数fの2倍のサンプリング周波
数2fで作動するラッチ回路30とを設けることによっ
て、入力アナログ信号S1を、その周波数fの4倍でサ
ンプリングした後、周波数fの2倍の処理速度で処理し
て出力させることができる。
【0070】従って、サンプリング倍率を高くしても、
A/D変換器12の前段のローパスフィルタの特性を最
終的に得られる出力データD13に反映させることによ
って、最終結果データD13をアナログ信号に変換した
場合の精度を向上させ、所望の特性を得ることができる
状態で、処理速度が遅くならないようにすることができ
る。
【0071】次に、第2実施例を図7を参照して説明す
る。但し、図7に示す第2実施例ににおいて図3に示す
第1実施例の各部に対応する部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。
【0072】この第2実施例が第1実施例と異なる点
は、クロック信号CK2,CK3の生成方法である。即
ち、図7に示すように、クロック信号CK1を1/2分
周する1/2分周器32を設け、この1/2分周器32
によって、分周されたクロック信号CK3と、クロック
信号CK3をインバータ33を介して反転させて得たク
ロック信号CK2とをセレクタ29で選択するように構
成したことである。
【0073】このクロック信号CK2,CK3の関係も
図4のタイミングチャートと同様となる。従って、この
第2実施例においても第1実施例同様の効果を得ること
が出来る。
【0074】次に、第3実施例を図8を参照して説明す
る。但し、図8に示す第3実施例ににおいて図3に示す
第1実施例の各部に対応する部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。この第3実施例のディジタルフィ
ルタは、入力アナログ信号S1を、入力アナログ信号S
1の周波数fの8倍でサンプリングを行った後、入力ア
ナログ信号S1の周波数fの2倍の処理速度で処理して
出力するように構成したものである。
【0075】図8において、35はA/D変換器であ
り、入力アナログ信号S1の周波数fの8倍の周波数8
fのクロック信号CK4で、アナログ信号S1をサンプ
リングして出力するものである。この出力されるデータ
をD′とする。
【0076】36はシフトレジスタであり、アナログ信
号S1がA/D変換器35においてクロック信号CK4
でサンプリングされて出力されるデータD′を、クロッ
ク信号CK4でトリガして順次シフトするものである。
【0077】37は位相制御機能付1/4分周器であ
り、クロック信号CK4を1/4分周したクロック信号
を4つ作り、各クロック信号の位相を90度ずつずらし
て出力するものである。
【0078】また、各クロック信号CK5〜CK8は、
クロック信号CK4を1/4分周したものでなので、ア
ナログ信号S1の周波数fの2倍の周波数2fとなる。
38はセレクタであり、選択信号S3,S4に応じて何
れかのクロック信号CK5〜CK8を選択して出力する
ものである。
【0079】例えば、選択信号S4,S3が「00」の
場合はクロック信号CK5が選択され、「01」の場合
はクロック信号CK6が選択され、「10」の場合はク
ロック信号CK7が選択され、「11」の場合はクロッ
ク信号CK8が選択されるようになっている。
【0080】各クロック信号CK5〜CK8と、クロッ
ク信号CK4と、データD′との関係を図9に示す。ア
ナログ信号S1がA/D変換器35において、クロック
信号CK4の立ち上がりエッジによってサンプリングさ
れることにより出力されるデータD′をx1,x2 ,x
3 ,…とする。
【0081】位相制御機能付1/4分周器37から出力
される各クロック信号CK5〜CK8は各々位相が90
度ずつずれているので、各データx1 ,…,x5 ,…
は、ラッチ回路30においてクロック信号CK5〜CK
8の立ち上がりエッジでトリガされてラッチされること
になる。
【0082】この場合、図9から分かるように、クロッ
ク信号CK5がデータx1 ,x5 ,…と1番目のデータ
から4つ置きにトリガし、クロック信号CK6がデータ
2,x6 ,…と2番目のデータから4つ置きにトリガ
し、クロック信号CK7がデータx3 ,x7 ,…と3番
目のデータから4つ置きにトリガし、クロック信号CK
7がデータx4 ,x8 ,…と4番目のデータから4つ置
きにトリガする。
【0083】従って、各クロック信号CK5〜CK8の
何れかをセレクタ38で選択することによって、最終出
力データD13として4つずつ間引いたデータを出力す
ることができる。
【0084】この第3実施例のディジタルフィルタにお
いては、入力アナログ信号S1を、その周波数fの8倍
でサンプリングした後、周波数fの2倍の処理速度で処
理して出力させることができる。
【0085】従って、より高いサンプリング倍率でも、
A/D変換器12の前段のローパスフィルタの特性を最
終的に得られる出力データD13に反映させることによ
って、最終結果データD13をアナログ信号に変換した
場合の精度を向上させ、所望の特性を得ることができる
状態で、処理速度が遅くならないようにすることができ
る。
【0086】次に、第4実施例を図10を参照して説明
する。但し、図10に示す第4実施例ににおいて図3に
示す第1実施例及び図11に示す従来例の各部に対応す
る部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0087】この第4実施例のディジタルフィルタは、
図3に示した第1実施例と図11に示した従来例との機
能を合わせ持つものであり、従来例で説明したように、
入力アナログ信号S1を、4倍でサンプリングした後、
4倍の処理速度で処理して間引かれないデータD13を
出力することができると共に、入力アナログ信号S1
を、4倍でサンプリングした後、2倍の処理速度で処理
して間引かれたデータD13を出力することができるも
のである。
【0088】図10において、40はデータセレクタで
あり、A/D変換器12から出力されるデータDと、ラ
ッチ回路30から出力されるデータD1′,D3′,D
6′,D9′,D12′との何れかを、選択信号S5に
応じて選択して出力するものである。
【0089】41はクロックセレクタであり、クロック
信号CK1と、セレクタ29から出力されるクロック信
号CK2(又はCK3)との何れかを選択信号S5に応
じて選択するものである。
【0090】選択信号S5が「0」の場合は、データセ
レクタ40がデータDを選択すると共に、クロック信号
CK1を選択するものとする。選択信号S5が「1」の
場合は、クロックセレクタ41がデータD1′,D
3′,D6′,D9′,D12′を選択すると共に、ク
ロック信号CK2(又はCK3)を選択するものとす
る。
【0091】このような構成の第4実施例のディジタル
フィルタを、図11で説明した従来例と同様に作動させ
る場合は、選択信号S5を「0」とする。このことによ
って、A/D変換器12から出力されるデータDがデー
タセレクタ40で選択され、各乗算器13〜17に入力
される。そして、各乗算器13〜17で乗数a5 〜a1
倍されたデータD1,D3,D6,D9,D12が、加
算器22〜25と、クロックセレクタ41で選択された
クロック信号CK1で作動するフリップフロップ18〜
21とによって処理され、最終的にデータD13として
出力される。
【0092】この出力されるデータD13は、図12に
示すデータD13と同一となる。一方、図3で説明した
第1実施例と同様に作動させる場合は、選択信号S5を
「1」とする。
【0093】このことによって、A/D変換器12から
出力されるデータDが、シフトレジスタ27に順次保持
されたあと、ラッチ回路30に、例えばセレクタ29で
選択されて出力されるクロック信号CK2によって保持
され、この後、データセレクタ40で選択されて各乗算
器13〜17へ入力される。
【0094】そして、各乗算器13〜17で乗数a5
1 倍されたデータD1,D3,D6,D9,D12
が、加算器22〜25と、クロックセレクタ41で選択
されたクロック信号CK2で作動するフリップフロップ
18〜21とによって処理され、最終的にデータD13
として出力される。
【0095】この出力されるデータD13は、図6に示
すデータD13と同一となる。以上説明した第4実施例
のディジタルフィルタによれば、1つのディジタルフィ
ルタで、第1実施例と従来例で説明した2つのディジタ
ルフィルタの機能を実現することができる。
【0096】また、同様の考え方で第3実施例と従来例
とを組み合わせることもでき、更には、より高い倍率で
サンプリングした後、2倍の処理速度で処理する構成の
ディジタルフィルタと、従来例のディジタルフィルタと
の組み合わせも可能である。
【0097】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1原理
によれば、サンプリング倍率を上げても処理速度が遅く
ならないようにすることができる効果がある。
【0098】また、第2原理によれば、1つのディジタ
ルフィルタで、入力アナログ信号を、2n (n=1,
2,3,…)倍でサンプリングした後、2n 倍の処理速
度で処理する第1フィルタと、入力アナログ信号S1
を、第1フィルタと同じ2n 倍でサンプリングした後、
2倍の処理速度で処理する第2フィルタとの2つの機能
を合わせ持つことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理図である。
【図2】本発明の原理を説明するための他の図である。
【図3】本発明の第1実施例による高速処理型ディジタ
ルフィルタのブロック構成図である。
【図4】図3に示すクロック信号CK2,CK3でデー
タDをトリガするタイミングを説明するためのタイミン
グチャートである。
【図5】図3の動作説明図である。
【図6】図3の他の動作説明図である。
【図7】本発明の第2実施例による高速処理型ディジタ
ルフィルタのブロック構成図である。
【図8】本発明の第3実施例による高速処理型ディジタ
ルフィルタのブロック構成図である。
【図9】図8に示すクロック信号CK5〜CK8でデー
タD′をトリガするタイミングを説明するためのタイミ
ングチャートである。
【図10】本発明の第4実施例による高速処理型ディジ
タルフィルタのブロック構成図である。
【図11】従来の高速処理型ディジタルフィルタのブロ
ック構成図である。
【図12】図11の動作説明図である。
【符号の説明】
51 A/D変換器 52 シフトレジスタ 53 分周位相制御手段 54 ラッチ回路 55〜59 乗算器 60〜63 フリップフロップ 64〜67 加算器 71 データセレクタ 72 クロックセレクタ CLK1 第1クロック信号 CLK2 第2クロック信号 SS1 第1選択信号 SS2 第2選択信号

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ローパスフィルタを介して入力されるア
    ナログ信号(S1)を、このアナログ信号(S1)の周波数fの
    n (n=1,2,3,…)倍の周波数2nfの第1ク
    ロック信号(CLK1)でサンプリングして得られるディジタ
    ルデータ(D)を出力するA/D変換器(51)と、 該データ(D) を該第1クロック信号(CLK1)でトリガする
    ことにより順次保持するm段のシフトレジスタ(52)と、 該第1クロック信号(CLK1)をp本に分岐し、かつq分周
    した後、分岐された各クロック信号の位相を分岐数pに
    応じてずらし、この位相のずれた各クロック信号の何れ
    かを第1選択信号(SS1) に応じて選択して出力する分周
    位相制御手段(53)と、 該シフトレジスタ(52)から出力されるデータを該分周位
    相制御手段(53)から出力される第2クロック信号(CLK2)
    でトリガして保持するラッチ回路(54)と、 該ラッチ回路(54)から出力されるデータに、個々に定め
    られた乗数を掛けて出力する該シフトレジスタ(52)の段
    数に対応したm段の乗算器(55 〜59) と、 該第2クロック信号(CLK2)で作動するm−1個のフリッ
    プフロップ(60 〜63)と、 該フリップフロップ(60 〜63) と交互に配列されるm−
    1個の加算器(64 〜67) とを具備し、 1段目の乗算器(55)から出力されるデータ(D1)を1個目
    のフリップフロップ(60)に供給し、1個目のフリップフ
    ロップ(60)で保持されたデータ(D2)と2段目の乗算器(5
    6)から出力されるデータ(D3)とを1個目の加算器(64)で
    加算し、1個目の加算器(64)から出力されるデータ(D4)
    を2個目のフリップフロップ(61)で保持し、2個目のフ
    リップフロップ(61)で保持されたデータ(D5)と、3段目
    の乗算器(57)から出力されるデータ(D6)とを2個目の加
    算器(65)で加算し、……、m−1個のフリップフロップ
    (63)から出力されるデータ(D11) とm段目の乗算器(59)
    から出力されるデータ(D12) とをm−1個の加算器(67)
    で加算することにより、アナログ信号に変換した際に所
    望の特性を得ることが可能なデータ(D13) を出力するよ
    うに構成したことを特徴とする高速処理型ディジタルフ
    ィルタ。
  2. 【請求項2】 前記A/D変換器(51)から出力されるデ
    ータ(D) と、前記ラッチ回路(54)から出力されるデータ
    の何れかを第2選択信号(SS2) に応じて選択して前記m
    段の乗算器(55 〜59) へ出力するデータセレクタ(71)
    と、 前記第11クロック信号(CLK1)と、前記分周位相制御手
    段(53)から出力される第2クロック信号(CLK2)の何れか
    を第2選択信号(SS2) に応じて選択して前記m−1個の
    フリップフロップ(60 〜63) へ出力するクロックセレク
    タ(72)とを設けたことを特徴とする請求項1記載の高速
    処理型ディジタルフィルタ。
  3. 【請求項3】 前記分周位相制御手段(53)を、 前記第1クロック信号(CLK1)をp本に分岐し、かつq分
    周した後、分岐された各クロック信号の位相を分岐数p
    に応じてずらして出力する分周手段と、この分周手段か
    ら出力される分岐数pに応じた数のクロック信号を、前
    記第1選択信号(SS1) に応じて選択して出力するセレク
    タとから構成したことを特徴とする請求項1又は2記載
    の高速処理型ディジタルフィルタ。
  4. 【請求項4】 前記分周位相制御手段(53)における前記
    第1クロック信号(CLK1)の分周数qを、数値2を前記2
    n 倍で除した数値2/2n とし、前記分岐数pを、数値
    2/2n の逆数2n /2とし、この逆数2n /2本に分
    岐された各クロック信号の位相をずらす場合に、360
    °×2/2n に対応する度数だけ順次ずらすようにした
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の高速処
    理型ディジタルフィルタ。
  5. 【請求項5】 前記第1クロック信号(CLK1)の周波数2
    n fが、前記アナログ信号(S1)の周波数fの22 倍であ
    る場合に、 前記分周位相制御手段(53)を、 前記第1クロック信号(CLK1)を1/2分周する分周手段
    と、該分周手段から出力されるクロック信号と、このク
    ロック信号をインバータにより反転させたクロック信号
    とを前記第1選択信号(SS1) に応じて選択して出力する
    セレクタとから構成したことを特徴とする請求項1又は
    2記載の高速処理型ディジタルフィルタ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008091985A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Fujitsu General Ltd 送信方法および送信装置
CN111338596A (zh) * 2020-02-21 2020-06-26 北京瑞森新谱科技股份有限公司 一种高动态范围声卡模拟信号数据采集系统和方法

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JP2008091985A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Fujitsu General Ltd 送信方法および送信装置
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