JPS6162226A - デイジタルフイルタ - Google Patents

デイジタルフイルタ

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Publication number
JPS6162226A
JPS6162226A JP18376984A JP18376984A JPS6162226A JP S6162226 A JPS6162226 A JP S6162226A JP 18376984 A JP18376984 A JP 18376984A JP 18376984 A JP18376984 A JP 18376984A JP S6162226 A JPS6162226 A JP S6162226A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
equation
filter
closed circuit
digital filter
delay
Prior art date
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Pending
Application number
JP18376984A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaki Kobayashi
正樹 小林
Yoshio Ito
伊藤 良生
Itsu Takumi
逸 内匠
Etsuro Hayahara
早原 悦朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6162226A publication Critical patent/JPS6162226A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 (産業上の利用分野) 本発明は係数感度および、内部演算語長に対する感度が
低いディジタルフィルタに関する。
(従来の技術) 近年、集積回路技術の飛躍的進歩により各種通信装置の
ディソタル化が比較的容易に実現されるようになシ、従
来と比較して大量でかつ多様な信号処理が可能となって
きている。その中で、ディジタルフィルタはアナログフ
ィルタにとって代わるだゆでなく、ディジタル信号処理
の分野においてもその利用度が高まっている。
一般に、ディジタルフィルタは差分方程式をもとにして
3種類の基本構成要素(加算器、乗算器、遅延素子)を
用いて構成される。従来、この差分方程式はLCRアナ
ログフィルタに対して適当な変数変換を行なって導出し
ていた(例えば、A、Antoniou、”Digit
al Filters: Analysis andd
esign” (1979) McGraw−Hill
 、Inc、E178〜185 )。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記導出方法ではしばしばディジタルフ
ィルタの回路内にI)elay Free Loop 
(以下DFLと略す)を生じ、実現不可能となるという
欠点がちらた。
また、ディジタルフィルタ中の乗算器の係数の量子化誤
差及び有限な内部演算語長による誤差に対してディジタ
ルフィルタの特性が敏感であるため係数語長及び内部演
算語長を多くとる必要があるという欠点をもっていた。
(問題点を解決するだめの手段) 本発明は、アナログフィルタのS平面における閉路方程
式をs−z変換によりz平面に写像し、写像された2千
面における方程式を遅延のない閉路電流を算出する式に
変形し、該変形した式から回路を決定することを特徴と
するディジタルフィルタであって、遅延素子、加算器、
乗算器等によ多構成される。
(作用) 上記ディジタルフィルタは元のアナログフィルタと等価
な機能を有し、その係数感度および内部演算語長に対す
る感度は従来の代表的な縦続構成ディジタルフィルタに
比べて低い。
(実施例) まず、本発明に係るデノタルフィルタの構成法を以下説
明する。
第2図に示すLCアナログフィルタの閉路方程式は一般
に で表わされる。ここで、zijはレジスタRij 、キ
ャパシタンスC1j、インダクタンスL1□によってz
、j == R4j+ SLi j + 、ol、、 
     (2)J で表わされる。またEは起電力、Riは内部抵抗、It
(i”1,2.・・・n)は互いに独立な閉路電流であ
る。以後簡単のために式(1)を式(3)の形で表わす
。見ただし とする。
次に式(3)に対して双一次s−z変換を実行する。こ
こでSはアナログフィルタの伝達関数HA(S)の複素
変数、2はディジタルフィルタの伝達関数HD(Z)の
複素変数、Tはサンブリング間隔を表わしている。式(
4)を式(3)に代入し整理すればとすれば式(5)の
両辺に左から(A)の逆行列(A)−’を乗することに
より、 を得る。更に整理して閉路電流1を導出する形に変形す
れば I = (1−z−2)(B)E+z−1(C)Itz
−2(D)I     (7)となる。ただし、 である。また行列(B) 、 (C) 、 (D)の各
i+J要素をbij ・eij ・dijとする。
式(7)の行列の表記の中にn個の方程式を含んでおり
、そのに番目のものは、 Ik(z)= bktGoE(z) ・(1−z−2)
+ 12. CkjJ(z)・z−”j=1 +Σdkj I 、(Z) ・Z −2(s)J である。これに対する差分方程式は 1k(mT) = t)kIGo (e(mT)−e(
(m−2)T))となる。ただし、ik(mT)、e(
mT)はそれぞれ1k(z)  、 E(z)の逆2変
換である。式(9)はv j((m−1)T) 。
pj((m−2)T) (j=1.2− n)、および
(e(mT) e(m−2)T)から4k(mT)を算
出するだめの式であって、第3図に示す回路により表示
することができる。従って式(7)は1からnまでのk
に対してik(mT)を算出する回路を全部でn個作り
、さらに遅延素子を入れる。フィルタとして必要な出力
電圧voは出力抵抗Roを流れる閉路電流の和に88乗
じたものであるから最終的には第1図に示すディジタル
フィルタとなる。
第1図および式(9)から明らかなように、任意のik
(mT)を得るために同一時刻でのijつまりij(m
T)を必要としない。すなわちDFLを生ずることなく
フィルタが構成できる。
またもとになるアナログフィルタとしてのSの2次以上
の次元をもつ回路素子を用いたフィルタであって、イン
ピーダンススケーリングによってLCRフィルタに変換
できるものについても上記構成法が適用できる。更に、
式(4)のs−z変換に他の公知のs−z変換例えばs
= z−”/ (1+z−’) + s=1−z−1゜
5=(z2−dz+1 )/(z21)等を用いても同
様にDF’Lを生じないディジタルフィルタが実現でき
る。
次に実施例として、以上説明しだディジタルフィルタの
構成法に基づき第4図に示す5次有極ローパスフィルタ
をディジタルフィルタに変換する場合について説明する
第4図に示す5次有極ロー・ぐスフィルタ(遮断   
1゜周波数I MHz 、通過域の許容リップル0.2
.8dB減衰極周波数1.369345MHz 、1.
988127MHz )のアナログ伝達関数HA(8)
は、 A2=0.01991716490 A4= 8.656982093X10−5B1=0.
4692808372 B2= 0.1158863247 B3= 0.02345920748 B4=2.200704185X10−’B5=2.5
94782157X10−4    αOとなる。上記
アナログ伝達関数HA (S)について式(4)で示さ
れる双一次s−z変換を行なうと、アナログ周波数とデ
ィジタル周波数との間に周e数ひずみを生ずる。アナロ
グ領域の角周波数ω9とディジタル領域の角周波数ω。
の間には、式(4ンからなる関係がある。この関係を第
5図に示す。
この周波数についての非線型ひずみの影響を除去するた
めに前もってアナログフィルタの周波数軸を変更してお
く。具体的には、弐αηを用いて設計するディジタルフ
ィルタの遮断周波数が希望の周波数となるように、アナ
ログフィルタの素子値を変更して遮断周波数をずらして
おく。上記の例では、サンプリング周期T=0.1(μ
S)とするとディジタルフィルタの遮断周波数f D 
= I MHzとなるためにはアナログフィルタの遮断
周波数fAは弐αυよシでなくてはならない。そのため
には第4図で示される回路の容量値、インダクタンス値
をf。/fA倍しなくてはならない。こうして得らバた
回路は第6図で示される。
この回路で閉路電流を第6図のように仮定し、閉路方程
式を求めると、 、?−−\、 一1σ + となる。この式を双一次変換し、前述の手順で整理する
と、 を得る。ただし、各係数の値は第7図に示されている。
式α■から得られる3個の差分方程式に従ってディジタ
ルフィルタを構成すると第8図となる。
ワ )− 次に第4図に示す元の5次有極ローパスフィルタの対数
振幅特性および変換して得た第3図に示すディジタルフ
ィルタの対数振幅特性をそれぞれ以下のようにして求め
る。
30元の5次有極ロー・母スフィルタの対数振幅特性 式(10のS領域の伝達関数HA(3)を先に示したよ
うにあらかじめ双一次s−z変換に伴う周波数ひずみを
補正した後、双一次s−z変換し°、得られた2領域の
伝達関数Ha(z)において、 z = ejQQ41 を代入し、20 tog、oI Ho(ejQ) l 
(dB)より対数振幅特性を求めることができる。求め
た対数振幅特性を第9図に示す。
b、第8図に示すディジタルフィルタの対数振幅特性 第8図に示すディジタルフィルタの入力に単位サンプル
数列を人力しインパルス応答を求めたのち高速フーリエ
変換を行うことにより対数歪幅特性を求めることができ
る。フィルタ係数23ビ。
ト時の対数振幅特性を第10図に示す。ただし、ディジ
タルフィルタの係数は2進浮動小数点で表わし、その仮
数部のみ指定語、長に丸める。内部演算形式は浮動小数
点の単精度実数形(指数部8ビツト、仮数部24ビツト
)を用いる。
第9図、第10図から、本発明に係わる構成法によるデ
ィジタルフィルタの振幅特性は元のアナログフィルタの
振幅特性と極めて良く一致していることが分かる。
次にディジタルフィルタの係数感度について説明する。
第8図に示すディジタルフィルタは、上述のように第4
図に示す5次有極ローパスフィルタに本発明に係わる構
成法を適用したものであシ、その乗算係数の語長による
対数振幅特性の変化を第11図に示す。第12図に示す
ディジタルフィルタは、上記5次有極ロー・ぐスフィル
タを従来の代表的構成である2次縦続形ディジタルフィ
ルタに変換したタリである。この2次縦続形ディノタル
フィルタは、弐〇〇で示される伝達関数を式(4)の双
一次変換九より2領域の伝達関数に変換し、さらに2次
式の積になるよう因数分解を行なった伝達関数αう をもとに(jlIi成したものである。各係数の値は第
12図に示されるとおりである。上記2次縦続形ディノ
タルフィルタの乗算係数の語長による対数振幅特性の変
化を第13図に示す。
第11図と第13図を比較すると、同じ語長の特性に関
して本発明の構成法によるディジタルフィルタの特性の
方が理想特性に近く、従って係数感度が低いことが分か
る。
次にディジタルフィルタの内部演算語長に対する感度に
ついて説明する。
第14図は、第8図に示すディジタルフィルタと第12
図に示す2次縦続形ディジタルフィルタにおいて、内部
演算語長を減らして行った場合のゲインの相対誤差er
rを示す。ここで相対誤差errは次式で示される。
ただしN:通過域内のサンダル数 GAo:基iil+となるフィルタ(係数語長1内部演
算語長の制限がない場合)の通過域    ′のゲイン
(dB) GA:比較するフィルタのケ8イン(dB)第14図か
ら明らかなように、本発明の構成法によるディジタルフ
ィルタは従来用いられていた縦続形ディジタルフィルタ
に比べて内部演算語長に対する感度が低い。
(発明の効果) 本発明は以上説明したよって、アナログフィルタの閉路
方程式にs−z変換を行ない、閉路電流を導出する形の
式に変形し、ディジタルフィルタをn″01”601“
p K DFL i: % L fx”・6°  。
て物理的に必ず実現できるという利点がある。−;  
 、、、tiた、従来の代表的な縦続構成ディジタルフ
ィルタに比べて本発明によるディジタルフィルタは、フ
ィルタの係数感度および内部演算語長に対する感度が低
いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるディジタルフィルタの回路図、第
2図14Lcアナログフイルタの構成図、第3図は閉路
電流工kを実現する回路図、第4図は5次有極ロー・ぐ
スフィルタの回路図、第5図は双一次s−z変換による
周波数変換特性、第6図は第4図に示すフィルタの遮断
周波数を補正した回路図、第7図は式(田の係数値、第
8図は本発明の実施例のディジタルフィルタの回路図、
第9図は第4図に示すフィルタの振幅特性、第10図は
第8図に示すフィルタの振幅特性、第11図は第8図に
示すフィルタの各係数語長に対する振幅特性、第12図
は従来の2次縦続形ディノタルフィルタの回路図、第1
3図は第12図に示すフィルタの各係数語長に対する振
幅特性、第14図は第4図に示すフィルタおよび第12
図に示すフィルタの各内部演算語長に対するケ゛インの
相対誤差である3I・・・遅延素子、2・・・加算器、
3・・・乗算器、C1〜C4・・・コンデンサ、Ll、
L2・・・インダクタ、Ro・・・抵抗。 特許出願人  沖電気工業株式会社 尾1図 う:腐箪器 親2回 算73図 基4図 L5−0.202QO253(rIH)芥、5図 ネe、乙図 Fo   L+    L3Ls L、=0.1505iう’/136  (nH)   
   Ct= θ、12θq403ε CmF)L2=
θ、tOld226Q(nH)   Cz=0.t70
/8404CmF)13=0.26(?sδQQO(n
H)L 4= θ103520:3095 CnH) 
     メ?0 = 1,0  (rn Δ1)t5
ミθ/Q6/82Q7   (nH)第7図 埠、?Vi12I 尾10図 角rfl逍歓(rad) #11図 肯l訂盟牧(ヒCLd) 秦I2図 Ao=α001133θ5j7        B(2
,1)W−J、4d600”TQB(2,2)−10,
47/60Qd13B(B I ) W −0,701
34506地13図 肯囚凌散(魔d) 幕14可 手続補正書(自制 60.11. 7 昭和  年  月  日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. s−z変換によりz平面に写像されたアナログフィルタ
    の閉路方程式を実現する遅延する手段、加算する手段、
    および乗算する手段の組合せからなるディジタルフィル
    タにおいて、前記閉路方程式を閉路電流を与える遅延を
    有した方程式で与えられることを特徴とするディジタル
    フィルタ。
JP18376984A 1984-09-04 1984-09-04 デイジタルフイルタ Pending JPS6162226A (ja)

Priority Applications (3)

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JP18376984A JPS6162226A (ja) 1984-09-04 1984-09-04 デイジタルフイルタ
EP19850904294 EP0194318A4 (en) 1984-09-04 1985-09-02 PRODUCTION OF A DIGITAL FILTER.
PCT/JP1985/000489 WO1986001656A1 (en) 1984-09-04 1985-09-02 Method of constituting a digital filter

Applications Claiming Priority (1)

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JP18376984A JPS6162226A (ja) 1984-09-04 1984-09-04 デイジタルフイルタ

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JPS6162226A true JPS6162226A (ja) 1986-03-31

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ID=16141639

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JP18376984A Pending JPS6162226A (ja) 1984-09-04 1984-09-04 デイジタルフイルタ

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61232714A (ja) * 1985-04-08 1986-10-17 Sony Corp n次フイルタの構成方法
US5282361A (en) * 1991-05-27 1994-02-01 Sung Lee D Device for facilitating exhaust action of an internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61232714A (ja) * 1985-04-08 1986-10-17 Sony Corp n次フイルタの構成方法
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