JPS6336571B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6336571B2
JPS6336571B2 JP5318280A JP5318280A JPS6336571B2 JP S6336571 B2 JPS6336571 B2 JP S6336571B2 JP 5318280 A JP5318280 A JP 5318280A JP 5318280 A JP5318280 A JP 5318280A JP S6336571 B2 JPS6336571 B2 JP S6336571B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pass filter
filter
low
coefficient
digital
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP5318280A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS56149823A (en
Inventor
Shigenori Sano
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.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP5318280A priority Critical patent/JPS56149823A/ja
Priority to GB8112002A priority patent/GB2075299B/en
Priority to US06/256,187 priority patent/US4422156A/en
Priority to DE3116042A priority patent/DE3116042C2/de
Publication of JPS56149823A publication Critical patent/JPS56149823A/ja
Publication of JPS6336571B2 publication Critical patent/JPS6336571B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイジタルフイルタを用いて構成した
バンドパスフイルタに関する。
従来より、デイジタルフイルタを用いて、ロー
パスフイルタ(Low―pass filter)、ハイパスフ
イルタ(High―pass filter)あるいはバンドパ
スフイルタ(Band―pass filter)等のフイルタ
を構成することが考えられている。
このうち、バンドパスフイルタの伝達関数H
(z)は、ローパスフイルタあるいはハイパスフ
イルタの伝達関数に比し複雑であり、その回路構
成も複雑で、大規模なものとならざるを得ない。
そこで、バンドパスフイルタを構成する場合、ロ
ーパスフイルタLPFとハイパスフイルタHPFを
第1図に示す如くカスケード接続することが行わ
れる。これはアナログフイルタに於ても同様に行
われているが、一般に回路規模が2倍となる欠点
がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされてもので、1
個のデイジタルフイルタを時分割的にローパスフ
イルタとハイパスフイルタの動作をさせることに
て構成したバンドパスフイルタを提供することを
目的とする。
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。
先ず、本実施例の回路構成を説明する前に、ロ
ーパスフイルタとハイパスフイルタをデイジタル
フイルタ装置により構成することを説明する。
即ち、ローパスフイルタあるいはハイパスフイ
ルタを設計する方法の1つとして、アナログフイ
ルタの伝達関数H(s)を求め、これにある種の
変換をほどこし、デイジタルフイルタの伝達関数
H(z)を求める方法がある。ここで、アナログ
フイルタでは、基準ローパスフイルタを作り、次
に所定の周波数変換を行ない、ローパスフイル
タ、ハイパスフイルタ、バンドパスフイルタ等が
構成される。即ち、基準ローパスフイルタの伝達
関数をH1(s)とした時、例えばローパスフイル
タ、ハイパスフイルタの伝達関数HL(s),HH
(s)は、次式(1),(2)により求められる。
HL(s)=H1(s)|s=jω/ωc ……式(1) HH(s)=H1(s)|s=ωc/jω ……式(2) ただし、カツトオフ周波数をcとし、ωc=
2πcである。
ここで、2次のアナログフイルタのバタワース
型フイルタに着目してみると、その基準ローパス
フイルタのアナログ伝達関数H1(s)は、 H1(s)=1/(S2+√2S+1) ……式(3) となる。
従つて、カツトオフ周波数cのローパスフイル
タの伝達関数は、式(1)に基づき、 HL(s)=ωc2/(S2+√2Sωc+ωc2) ……式(4) となり、また、カツトオフ周波数cのハイパスフ
イルタは、式(2)に基づき、 HH(s)=S2/(S2+√2Sωc+ωc2) ……式(5) となる。
このようにして得られた伝達関数H(s)から
デイジタルフイルタの伝達関数H(z)を構成す
るのに、いま双一次Z変換 S=2/TS(1−Z-1/1+Z-1) ……式(6) を行う。なお、TSはサンプリング時間である。
従つて、ローパスフイルタの伝達関数HL(z)を
求めると、式(4)、式(6)より、 HL(z)=KL(1+Z-12/1+b1Z-1+b2Z-2……式
(7) となり、ハイパスフイルタの伝達関数HH(z)は
式(5)、式(6)より HH(z)=KH(1−Z-12/1+b1Z-1+b2Z-2……式
(8) となる。
ただし、各係数は、変換時の周波数のひずみを
考慮した場合、 ωC=2/TStanωD・TS/2 ……式(9) とし、 A=tanωD・TS/2 ……式(10) B=1+√2A+A2 ……式(11) とした場合、 b1=2(A2−1)/B ……式(12) b2=(1−√2A+A2)/B ……式(13) KL=A2/B ……式(14) KH=1/B ……式(15) となる。
そして、上述した、式(14)、式(15)におけ
る係数データKL,KHは、式(12)、式(13)のb1
b2を用いて、以下の如く変換し得る。
KL=(1+b1+b2)/4 ……式(16) KH=(1−b1+b2)/4 ……式(17) 第2図は、カツトオフ周波数c1,c2(第4図
参照)を可変とした場合の回路構成を示すもの
で、上記式(7),(8)及び上記式(16),(17)に基づ
き構成される。図中1はスイツチSW1を介して与
えられるデータを加算する加算器、この加算器1
出力が供給される加算器2、上記加算器1出力が
単位時間TSの2倍の遅延時間をもつ遅延素子3
を介して与えられる乗算器4,5を有する。この
乗算器4にはROM6に与えられるカツトオフ周
波数データc1,c2に従つて選択されるデータb1
が更に供給され、入力信号がb1倍されて加算器1
に与えられる。なお、この入力信号は加算器1に
対して、減算を指示するようになつている。ま
た、上記乗算器5は切替信号L/Hに応じて入力
信号をローパスフイルタの場合2倍、ハイパスフ
イルタの場合−2倍する機能をもち、その出力は
加算器2に与えられる。更に、上記遅延素子3出
力は単位時間TSの2倍の遅延時間をもつ遅延素
子7を介し、更に乗算器8を介して加算器1に与
えられると共に、直接遅延素子7の出力が加算器
2へ与えられる。上記乗算器8には上記ROM6
に与えられるカツトオフ周波数c1,c2によつて
選択されるデータb2が更に供給され、入力信号が
b2倍されて加算器1に与えられる。なお、この入
力信号は加算器1に対して減算を指示するように
なつている。そして、上記加算器1出力、乗算器
5出力及び遅延素子7出力が供給され、それ等を
加算する加算器2の出力は、乗算器9に与えら
れ、K倍されてスイツチSW2に供給される。
即ち、図中10は第3図に示す如き演算回路で
あり、ROM6より供給される係数データb1,b2
が、加算器11に印加される。更に、この加算器
11には数値「1」も印加される。そして、この
加算器11には更に切替信号L/Hが供給され、
ローパスフイルタを構成する場合は加算器11で
は「1+b1+b2」の演算が行われ、ハイパスフイ
ルタを構成する場合は、加算器11では「1−b1
+b2」の演算が行われるよう切替制御される。
そして、この加算器11の出力は、乗算器12
に印加され、「4」で除算される。具体的には、
小数点位置を2ビツト左シフトすることにより除
算は行われる。このようにして式(16),(17)の
演算がなされ、その出力は係数データK(即ち
KL,KH)として乗算器9に供給される。
第2図に於て、スイツチSW2の出力は、切替信
号L/Hにより外部へバンドパスフイルタ出力と
して供給されるか、再び、このデイジタルフイル
タ装置の入力として帰還されるか制御される。図
中13はラツチで後述するタイミングでスイツチ
SW2から供給されるデータをラツチし、上記スイ
ツチSK1へそのデータを転送する。そして、スイ
ツチSW1は、切替信号L/Hにより上記ラツチ1
3を介して与えられるデータをデイジタルフイル
タ装置に供給するか、新たな入力データをこのデ
イジタルフイルタ装置に供給するか切替制御す
る。
次に、本実施例の動作を説明する。本実施例の
概略的動作につき、先ず説明すると、入力データ
に対し、デイジタルフイルタ装置は、最初ハイパ
スフイルタ(カツトオフ周波数c2;可変)とし
て動作する。そして、その結果データに対し、デ
イジタルフイルタ装置はローパスフイルタ(カツ
トオフ周波数c1;可変)として動作する。その
結果、入力信号は、第4図に示される如き振幅特
性をもつバンドパスフイルタを介して出力される
ことになる。
即ち、外部からの入力データはスイツチSW1
より、第5図1に示されるタイミングでサンプリ
ングして入力される。従つて、入力データは第5
図2の如く変更される。その際、切替信号L/H
は第5図3の如く切替えられる。従つて、いま、
ROM6では、所望のカツトオフ周波数c2に応じ
た係数データb1,b2が読出されると共に、演算回
路10では、式(17)の如き演算が実行され係数
データKHが算出される。従つて、第5図4に示
す如くデイジタルフイルタ装置では式(8)に示す如
きハイパスフイルタを介したデータが算出され
る。そして、その結果データは、第5図5に示す
タイミングで遅延素子3,7にラツチされると共
に、乗算器9出力はスイツチSW2を介して第5図
6に示すタイミングでラツチ13に読込まれる。
尚、上記遅延素子3,7に読込まれたデータは次
のハイパスフイルタの演算を行う時間まで、遅延
させられる。従つて、切替信号L/Hが“0”に
切替えられて遅延素子3,7から出力するデータ
は前回ローパスフイルタの演算を実行した際の結
果データである。そして、その際ROM6から
は、所望のカツトオフ周波数c1に応じた係数デ
ータb1,b2が読出されると共に、演算回路10で
は、式(16)の如き演算が実行されて係数データ
KLが算出される。従つて、デイジタルフイルタ
装置では、スイツチSW1を介して与えられるラツ
チ13出力及び、遅延素子3,7の出力に対し、
式(7)に示す如きローパスフイルタを介したデータ
が算出される。そして、その結果データは、スイ
ツチSW2を介して外部へ出力される。
尚、上記実施例では第4図に示すカツトオフ周
波数c1,c2を可変として場合について説明した
が、ここで式(12)及び式(13)から明らかなように
係数b1及びb2は、ローパスフイルタとハイパスフ
イルタのいずれであつてもカツトオフ周波数が同
じ場合、同一の値となる。従つて、通過帯域が例
えば8KHz〜10KHzのものと10KHz〜12KHzのバン
ドパスフイルタの場合には、カツトオフ周波数が
8KHz,10KHz,12KHzにおける3組のそれぞれの
係数b1,b2をROM6に記憶させておくだけでよ
いことになる。
尚、上記実施例では、ローパスフイルタ、ハイ
パスフイルタをバタワース特性をもたせた場合に
つき説明したが、一般に、デイジタルフイルタの
伝達関数H(z)を次式とした場合、 H(z)=K・1+a1Z-1+a2Z-2/1+b1Z-1+b2Z-2
……式(18) ローパスフイルタの振幅特性は、周波数が低くな
るに従い|H(z)|が0dB(即ち利得が1)に近
づく。即ち、Z-1平面では、単位円上をZ-1=1に
近づくに従い|H(z)|=1となる。
従つて式(18)より Kは利得をあらわし、通常正の値であるから、 K=|1+b1+b2/1+a1+a2|……式(19) となる。
一方、ハイパスフイルタの振幅特性は、周波数
が高くなるに従い、|H(z)|は0dB(利得が1)
に近づく。即ち、Z-1平面では、単位円上をZ-1
−1に近づくに従い、|H(z)|が1となる。
従つて、式(18)より Kは利得をあらわし、通常正の値であるから、 K=|1−b1+b2/1−a1+a2|……式(20) となる。
従つて、ローパスフイルタ、ハイパスフイルタ
共に係数Kは他の係数a1,a2,b1,b2を用いて表
現出来ることにより、上記実施例同様に係数Kを
ROM6からのデータに基づき算出するようにし
て、ROM6の記憶容量の縮減をはかることが可
能となる。このように、本発明はバタワース型の
フイルタに限らず一般のデイジタルフイルタ装置
に適用出来る。
また、上記実施例ではデイジタルフイルタ装置
を先ずハイパスフイルタとして動作させ、その後
ローパスフイルタとして動作させたが、その逆で
も良いことは勿論である。
更に、上記実施例に於ては2次のフイルタに付
き述べたが、必要に応じて高次のフイルタを構成
することも可能であり、その場合も本発明を同様
に適用できる。
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形応用可能であることは勿論である。
この明は以上詳細に説明した如く、一個のデイ
ジタルフイルタを時分割的にローパスフイルタと
ハイパスフイルタとの動作をさせることによりバ
ンドパスフイルタを構成したから、回路構成が簡
単で、単にローパスフイルタとハイパスフイルタ
をカスケード接続したものに比し、約半分の回路
規模となる等、集積化する上で、非常に有効とな
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のバンドパスフイルタを示す図、
第2図は本発明の一実施例の回路構成を示す図、
第3図は第2図の要部詳細図、第4図は上記実施
例の振幅特性を示す図、第5図は上記実施例の動
作を説明する為のタイムチヤートである。 1,2…加算器、3,7…遅延素子、4,5,
8,9…乗算器、6…ROM、10…演算回路、
13…ラツチ、SW1,SW2…スイツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 時分割的にローパスフイルタとハイパスフイ
    ルタの動作をするデイジタルフイルタと、このデ
    イジタルフイルタの出力側にあり、上記デイジタ
    ルフイルタの出力を入力側に帰還するか否かを制
    御する第1のスイツチ手段と、上記デイジタルフ
    イルタの入力側にあり、上記第1のスイツチ手段
    を介して与えられる上記デイジタルフイルタの出
    力と新たに上記デイジタルフイルタに与えられる
    入力とを切替供給する第2のスイツチ手段とを具
    備して成るバンドパスフイルタ。 2 上記デイジタルフイルタにより構成されるロ
    ーパスフイルタ及びハイパスフイルタはカツトオ
    フ周波数が各々可変であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のバンドパスフイルタ。 3 上記デイジタルフイルタにより構成されるロ
    ーパスフイルタ及びハイパスフイルタの伝達関数
    の係数の少なくとも1個を上記伝達関数の他の係
    数を用いて算出する演算論理手段と、この演算論
    理手段に対し、上記ローパスフイルタとハイパス
    フイルタの切替に応じて、上記係数の算出方法を
    切替制御する切替制御手段とを更に具備したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項あるいは第2
    項記載のバンドパスフイルタ。 4 上記デイジタルフイルタにより構成されるロ
    ーパスフイルタ及びハイパスフイルタは2次のバ
    タワース型フイルタであることを特徴とする特許
    請求の範囲第3項記載のバンドパスフイルタ。 5 上記ローパスフイルタの伝達関数は、 HL(z)=KL(1+Z-12/1+b1Z-1+b2Z-2 と表現される2次のバタワース型ローパスフイル
    タの伝達関数であつて、 上記ハイパスフイルタの伝達関数は、 HH(z)=KH(1−Z-12/1+b1Z-1+b2Z-2 と表現される2次のバタワース型ハイパスフイル
    タの伝達関数であつて、 上記演算論理手段は、上記切替制御手段により
    ローパスフイルタが指定されるときは、係数b1
    b2から係数KLを KL=(1+b1+b2)/4 なる演算を実行することにより算出し、 上記演算論理手段は、上記切替制御手段により
    ハイパスフイルタが指定されるときは、係数b1
    b2からKHを KH=(1−b1+b2)/4 なる演算を実行することにより算出することを特
    徴とする特許請求の範囲第3項記載のバンドパス
    フイルタ。 6 上記デイジタルフイルタの伝達関数は H(z)=K・1+a1Z-1+a2Z-2/1+b1Z-1+b2Z
    -2 と表現される2次のフイルタの伝達関数であつ
    て、 上記演算論理手段は、上記切替制御手段により
    ローパスフイルタが指定されるときは、係数a1
    a2,b1,b2から係数Kを K=|1+b1+b2/1+a1+a2| なる演算を実行することにより算出し、 上記演算論理手段は、上記切替制御手段により
    ハイパスフイルタが指定されるときは、係数a1
    a2,b1,b2から係数Kを K=|1−b1+b2/1−a1+a2| なる演算を実行することにより算出することを特
    徴とする特許請求の範囲第3項記載のバンドパス
    フイルタ。
JP5318280A 1980-04-22 1980-04-22 Band pass filter Granted JPS56149823A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5318280A JPS56149823A (en) 1980-04-22 1980-04-22 Band pass filter
GB8112002A GB2075299B (en) 1980-04-22 1981-04-15 Digital filter device
US06/256,187 US4422156A (en) 1980-04-22 1981-04-21 Digital filter device
DE3116042A DE3116042C2 (de) 1980-04-22 1981-04-22 Digitalfilter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5318280A JPS56149823A (en) 1980-04-22 1980-04-22 Band pass filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS56149823A JPS56149823A (en) 1981-11-19
JPS6336571B2 true JPS6336571B2 (ja) 1988-07-20

Family

ID=12935722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5318280A Granted JPS56149823A (en) 1980-04-22 1980-04-22 Band pass filter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS56149823A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5944097A (ja) * 1982-09-07 1984-03-12 ヤマハ株式会社 楽音発生装置
JPS62210716A (ja) * 1986-03-12 1987-09-16 Nec Corp 時分割デイジタルフイルタ
JPS63257319A (ja) * 1987-04-14 1988-10-25 Sharp Corp 時分割多重型デジタルフイルタ

Also Published As

Publication number Publication date
JPS56149823A (en) 1981-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4258545B2 (ja) デジタルローパスフィルタ
JP2002374150A (ja) デジタルフィルタ及びデジタル信号のフィルタリング方法
JPH09167944A (ja) デジタル化信号の等化装置
JPH0766685A (ja) ディジタル・グラフィックイコライザ
JPS6336571B2 (ja)
JPS642243B2 (ja)
JP2010041311A (ja) フィルタ、フィルタの構成システム及び構成方法
GB2080068A (en) Digital Filter Apparatus
Martins et al. Cascade switched-capacitor IIR decimating filters
JPS6336579B2 (ja)
JPS6336575B2 (ja)
JP2590291B2 (ja) 切換型iirフィルタ
JPH0113244B2 (ja)
JPH0770948B2 (ja) デシメーション用ディジタルフィルタ
KR100571642B1 (ko) 유한임펄스응답 필터
JPS6336574B2 (ja)
JPS6051813B2 (ja) 非巡回形可変フイルター
Saramaki Narrowband linear-phase FIR filters requiring a small number of multipliers
JPH0770951B2 (ja) オクタ−ブ多重フイルタ
JPH1051269A (ja) ローパスフィルタ
JPS6336578B2 (ja)
TWI571052B (zh) 串接式有限脈衝響應濾波器及其訊號處理方法
JPS6118212A (ja) デイジタルフイルタ
JP2001308684A (ja) ディジタルフィルタ回路
JP2629705B2 (ja) 音質調整装置