JPS6336575B2 - - Google Patents

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JPS6336575B2
JPS6336575B2 JP5318180A JP5318180A JPS6336575B2 JP S6336575 B2 JPS6336575 B2 JP S6336575B2 JP 5318180 A JP5318180 A JP 5318180A JP 5318180 A JP5318180 A JP 5318180A JP S6336575 B2 JPS6336575 B2 JP S6336575B2
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JP
Japan
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pass filter
coefficients
transfer function
low
coefficient
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Japanese (ja)
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Shigenori Sano
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Casio Computer Co Ltd
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Casio Computer Co Ltd
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Priority to DE3116042A priority patent/DE3116042C2/en
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は同一の回路構成で異種のフイルタを構
成するデイジタルフイルタ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a digital filter device that configures different types of filters with the same circuit configuration.

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。
Conventionally, it has been considered to use digital filters to configure filters such as low-pass filters, high-pass filters, and band-pass filters.

このようなデイジタル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、これを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。
One way to design such a digital filter is to use the transfer function H of an analog filter.
Find (s) and apply some kind of transformation to it,
There is a method of finding the transfer function H(z) of a digital filter. Here, in the analog filter, a reference low-pass filter is created, and then a predetermined frequency conversion is performed to configure a low-pass filter, a high-pass filter, a band-pass filter, etc. That is,
When the transfer function of the reference low-pass filter is H 1 (s), for example, the transfer functions H L (s) and H H (s) of the low-pass filter and high-pass filter are expressed by the following equations (1) and (2).
It is determined by

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。
H L (s)=H 1 (s) | s=jω/ωc ...Formula (1) H H (s)=H 1 (s) | s=ωc/jω ...Formula (2) However, the cutoff frequency Let c be ωc=
It is 2πc.

ここで、第1図に示す如き2次のアナログのバ
タワース型フイルタに着目してみると、その極
は、周知の如く第2図に示すように共役根をも
ち、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。
Now, if we focus on the second-order analog Butterworth type filter as shown in Figure 1, its poles have conjugate roots as shown in Figure 2, as is well known, and the analog transmission of the reference low-pass filter The function H 1 (s) is H 1 (s)=1/(S 2 +√2S+1)...Equation (3).

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、また第3図に示す如きカツトオフ周波数
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。
Therefore, based on equation (1), the transfer function of a low-pass filter with cut-off frequency c is H L (s)=ωc 2 / (S 2 +√2Sωc+ωc 2 )...Equation (4), and as shown in FIG. cutoff frequency as shown in
Based on equation (2), the high-pass filter c is H H (s)S 2 / (S 2 +√2Sωc+ωc 2 )...Equation (5).

このように得られた伝達関数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。
To construct the digital filter's transfer function H(z) from the transfer function H(s) obtained in this way, we now need to perform bilinear Z transformation S=2/T S (1-Z -1 /1+Z -1 ) ...Execute equation (6). Note that T S is the sampling time.
Therefore, when calculating the transfer function H L (z) of the low-pass filter, from equations (4) and (6), H L (z) = K L (1 + z -1 ) 2 /1 + b 1 z -1 + b 2 z -2 ……formula
(7), and the transfer function H H (z) of the high-pass filter is obtained from equations (5) and (6), H H (z) = K H (1-z -1 ) 2 /1 + b 1 z -1 + b 2 z -2 ……formula
(8) becomes.

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/TS tanωD・TS/2 ……式(9) とし、 A=tanωD・TS/2 ……式(10) B=1+√2A+A2 ……式(11) として、 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。
However, considering frequency distortion during conversion, each coefficient is set as ωc=2/T S tanω D・T S /2 ...Equation (9), and A=tanω D・T S /2 ...Equation (10) B=1+√2A+A 2 ...As formula (11), b 1 =2(A 2 -1)/B ...Formula (12) b 2 = (1-√2A+A 2 )/B ...Formula (13) K L = A 2 /B ... Equation (14) K H = 1/B ... Equation (15).

第4図はカツトオフ周波数cを可変とした場合
の式(7)、式(8)によつて表わされるデイジタルフイ
ルタ装置の構成図で入力信号が供給される加算器
1、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c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、単に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。即ち、
ROM6からは切替信号L/Hに応じて、a1=±
2の値が乗算器5に与えられる。更に、上記遅延
素子3出力は単位時間TS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、乗算器9を介して加算器2へ与えられる。な
お、この場合、乗算器9は何ら作用しない。即ち
a2=1である。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c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
び乗算器9出力が供給され、それ等を加算する加
算器2の出力は、カツトオフ周波数cによつて選
択されるROM6の出力Kが供給される乗算器1
0に与えられ、K倍されて出力信号となる。
Figure 4 is a block diagram of the digital filter device expressed by equations (7) and (8) when the cutoff frequency c is made variable. It has an adder 2 to which it is supplied, and multipliers 4 and 5 to which the output of the adder 1 is applied via a unit time T S delay element 3. This multiplier 4 is further supplied with data b 1 selected according to the cutoff frequency data c applied to the ROM 6 , and the input signal is multiplied by b 1 and applied to the adder 1 . Note that this input signal instructs the adder 1 to perform subtraction. Further, the multiplier 5 simply has the function of multiplying the input signal by two in the case of a low-pass filter, and by -2 in the case of a high-pass filter, and its output is given to the adder 2. That is,
From ROM6, a 1 = ± according to the switching signal L/H
A value of 2 is given to multiplier 5. Furthermore, the output of the delay element 3 is applied to the adder 1 via the unit time T S delay element 7 and further via the multiplier 8, and is also applied to the adder 2 via the multiplier 9. Note that in this case, the multiplier 9 has no effect. That is,
a 2 =1. The multiplier 8 is further supplied with data b 2 selected by the cutoff frequency c applied to the ROM 6, and the input signal is multiplied by b 2 and applied to the adder 1. Note that this input signal instructs the adder 1 to perform subtraction. Then, the output of the adder 1, the output of the multiplier 5, and the output of the multiplier 9 are supplied, and the output of the adder 2 that adds them is supplied with the output K of the ROM 6 selected by the cutoff frequency c. Multiplier 1
0 and is multiplied by K to become an output signal.

然るに、上述したデイジタルフイルタ装置に於
ては、カツトオフ周波数cによつてアドレス指定
されるROM6の容量は、選択カツトオフ周波数
cの種類が大となればなる程、大きくせねばなら
ず、従つて、大容量のROMを備えてなければな
らぬものであつた。
However, in the digital filter device described above, the capacity of the ROM 6 addressed by the cutoff frequency c is equal to the selected cutoff frequency.
The larger the type of c, the larger it had to be, and therefore the larger the ROM had to be.

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
伝達関数の係数の少なくとも1個を伝達関数の他
の係数を用いて算出し、しかも、その算出時に、
実現すべきフイルタの種類に応じて、算出方法を
切替制御することにより、異種のフイルタの伝達
関数の係数を得るようにして、同一の回路構成で
ローパスフイルタ及びハイパスフイルタという異
種のフイルタを構成して成るデイジタルフイルタ
装置を提供することを目的とする。
This invention was made in view of the above circumstances,
at least one of the coefficients of the transfer function is calculated using other coefficients of the transfer function, and at the time of calculation,
By switching and controlling the calculation method according to the type of filter to be realized, the coefficients of the transfer functions of different types of filters are obtained, and different types of filters such as a low-pass filter and a high-pass filter are configured with the same circuit configuration. The purpose of the present invention is to provide a digital filter device consisting of the following.

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。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

即ち、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。
That is, the coefficient data K L and K H in equations (14) and (15) described above are b 1 and b 2 in equations (12) and (13).
can be converted as follows using .

KL=(1+b1+b2)/4 ……式(16) KH=(1−b1+b2)/4 ……式(17) 第5図は、上式(16),(17)の関係により、係
数KL,KH(総称してKとする)を算出する場合
の、デイジタルフイルタ装置の構成を示すもので
ある。尚、説明の簡単化の為、第4図と同一箇所
には、同一符号を付し、その説明を省略する。
K L = (1+b 1 + b 2 )/4 ...Formula (16) K H = (1-b 1 +b 2 )/4 ...Formula (17) Figure 5 shows the above equations (16) and (17). This figure shows the configuration of a digital filter device when calculating coefficients K L and K H (collectively referred to as K) based on the relationship. In order to simplify the explanation, the same parts as in FIG. 4 are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.

本実施例の場合、乗算器5には切替信号L/H
が供給され、ローパスフイルタを構成する場合は
遅延素子3の出力を2倍して出力すると共に、ハ
イパスフイルタを構成する場合は−2倍して出力
する。また、遅延素子7の出力は、直接加算器2
に供給される。
In the case of this embodiment, the multiplier 5 has a switching signal L/H.
is supplied, and when forming a low-pass filter, the output of the delay element 3 is doubled and output, and when forming a high-pass filter, it is multiplied by -2 and output. Further, the output of the delay element 7 is directly transmitted to the adder 2
supplied to

第5図に於て、符号11は第6図に示す如き演
算回路である。即ち、ROM6′より供給される
係数データb1,b2は、加算器12に印加される。
更に、この加算器12には数値「1」も印加され
る。そして、この加算器12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12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12では「1−b1+b2」の演算が行われるよう
切替制御される。
In FIG. 5, reference numeral 11 is an arithmetic circuit as shown in FIG. That is, the coefficient data b 1 and b 2 supplied from the ROM 6' are applied to the adder 12.
Furthermore, the value "1" is also applied to this adder 12. A switching signal L/H is further supplied to this adder 12, and when configuring a low-pass filter, the adder 12 performs the calculation of "1 + b 1 + b 2 ", and when configuring a high-pass filter, it performs the addition Switching control is performed in the unit 12 so that the calculation of "1-b 1 +b 2 " is performed.

そして、この加算器12の出力は、乗算器13
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。そして、この出力は、係数データ
Kとして、乗算器10へ供給される。
Then, the output of this adder 12 is sent to the multiplier 13
is applied to and divided by "4". in particular,
Division is performed by shifting the decimal point position by two bits to the left. This output is then supplied as coefficient data K to the multiplier 10.

次に、上記の如く構成されたデイジタルフイル
タ装置の動作を説明する。
Next, the operation of the digital filter device configured as described above will be explained.

即ち、このデイジタルフイルタ装置をローパス
フイルタとして動作させる場合は、切替信号L/
Hを例えば“0”とし、乗算器5、加算器12に
対し、乗算器5では「×2」の演算、即ち、小数
点位置を1ビツト右シフトする演算がなされ、加
算器12では、全入力データ(b1,b2,1)の加
算が行われるように指令する。従つて、デイジタ
ルフイルタ装置の伝達関数HL(z)は式(7)の如く
なり、デイジタルフイルタ装置はローパスフイル
タとして動作する。
That is, when operating this digital filter device as a low-pass filter, the switching signal L/
For example, when H is set to "0", the multiplier 5 performs an operation of "x2", that is, shifts the decimal point position by 1 bit to the right. Commands that data (b 1 , b 2 , 1) be added. Therefore, the transfer function H L (z) of the digital filter device is as shown in equation (7), and the digital filter device operates as a low-pass filter.

一方、このデイジタルフイルタ装置をハイパス
フイルタとして動作させる場合は、切替信号L/
Hを“1”とし、乗算器5、演算回路11に対
し、乗算器5では「×(−2)」の演算、演算回路
11では式(17)の如き演算が行われるように指
令する。従つて、デイジタルフイルタ装置の伝達
関数HH(z)は式(8)に示される如くなり、デイジ
タルフイルタ装置はハイパスフイルタとして動作
する。
On the other hand, when operating this digital filter device as a high-pass filter, the switching signal L/
H is set to "1" and the multiplier 5 and arithmetic circuit 11 are instructed so that the multiplier 5 performs an operation of "x(-2)" and the arithmetic circuit 11 performs an operation such as equation (17). Therefore, the transfer function H H (z) of the digital filter device is as shown in equation (8), and the digital filter device operates as a high-pass filter.

このように、ローパスフイルタとハイパスフイ
ルタの切替が、切替信号L/Hによつて指令され
るのみで、デイジタルフイルタ装置は、ローパス
フイルタあるいはハイパスフイルタとして動作
し、しかも、係数K(KL,KH)が、いずれも係数
b1,b2により算出される為、ROM6′には係数
b1,b2のみを記憶しておくだけで良く、ROM
6′の記憶容量の縮減をはかることが出来る。
In this way, switching between the low-pass filter and the high-pass filter is only commanded by the switching signal L/H, and the digital filter device operates as a low-pass filter or a high-pass filter, and moreover, the digital filter device operates as a low-pass filter or a high-pass filter, and moreover, the digital filter device operates as a low-pass filter or a high-pass filter. H ) are both coefficients
Since it is calculated by b 1 and b 2 , the coefficient is stored in ROM6'.
You only need to memorize b 1 and b 2 , and the ROM
It is possible to reduce the storage capacity of 6'.

尚、上記実施例では、バタワース型フイルタに
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(第7図A参
照)。
In the above embodiment, a Butterworth filter was explained, but in general, when the transfer function H(z) of a digital filter is expressed as the following equation, H(z)=K・1+a 1 z -1 +a 2 z -2 /1+b 1 z -1 +b 2 z -2
...Equation (18) Regarding the amplitude characteristic of the low-pass filter, |H(z)| approaches 0 dB (that is, the gain is 1) as the frequency becomes lower. That is, on the z -1 plane, as z -1 approaches 1 on the unit circle, |H(z)|=1 (see FIG. 7A).

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。 Therefore, from equation (18) Since K represents gain and is usually a positive value, K=|1+b 1 +b 2 /1+a 1 +a 2 |...Equation (19).

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)|=1となる(第7
図B参照)。
On the other hand, the amplitude characteristic of a high-pass filter is that as the frequency increases, |H(z)| becomes 0 dB (gain is 1)
In other words, on the z -1 plane, z -1 =
As it approaches 1, |H(z)|=1 (7th
(See Figure B).

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。 Therefore, from equation (18) K represents gain and is usually a positive value, so K=|1-b 1 +b 2 /1-a 1 +a 2 |...Equation (20).

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。第8図は、式(19)、式(20)に基
づき、係数Kを算出する回路構成を示すものであ
り、符号14,15は加算器をあらわし、ローパ
スフイルタの場合(切替信号L/Hが例えば
“0”の場合)、加算器14では「1+b1+b2」の
演算を、加算器15では「1+a1+a2」の演算を
行う。そして、乗算器16に於て、式(19)の絶
対値符号内の除算が実行され絶対値回路17に入
力して、係数Kの値が求められる。また、ハイパ
スフイルタとして動作する場合、切替信号L/H
が“1”となり、加算器14では「1−b1+b2
の演算が行われ、加算器15では「1−a1+a2
の演算が行われ、その結果、乗算器16では、式
(20)の絶対値符号内の除算が実行される。そし
て、その結果出力は、絶対値回路17に入力し
て、係数Kの値が求められる。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おいても実施可能であ
る。
Therefore, in both the low-pass filter and the high-pass filter, the coefficient K can be expressed using other coefficients a 1 , a 2 , b 1 , and b 2 . FIG. 8 shows a circuit configuration for calculating the coefficient K based on equations (19) and (20). Reference numerals 14 and 15 represent adders, and in the case of a low-pass filter (switching signal L/H is, for example, "0"), the adder 14 performs the calculation of "1+b 1 +b 2 ", and the adder 15 performs the calculation of "1+a 1 +a 2 ". Then, in the multiplier 16, division within the absolute value sign of equation (19) is executed, and the result is input to the absolute value circuit 17, where the value of the coefficient K is determined. In addition, when operating as a high-pass filter, the switching signal L/H
becomes “1”, and the adder 14 outputs “1−b 1 +b 2 ”.
is calculated, and the adder 15 calculates "1-a 1 + a 2 ".
As a result, the multiplier 16 executes division within the absolute sign of equation (20). The resulting output is then input to the absolute value circuit 17 to determine the value of the coefficient K. In this way, the present invention can be implemented not only in Butterworth type filters but also in general digital filter devices.

また、上記実施例は2次のフイルタについて述
べたが、高次のフイルタにも本発明は同様に適用
し得る。
Furthermore, although the above embodiments have been described with respect to second-order filters, the present invention can be similarly applied to higher-order filters.

すなわち、高次のデイジタルフイルタの場合、
伝達関数H(z)は H(z) =K(1+a1Z-1+a2Z-2+…+anZ-m)/1+b1Z-1
b2Z-2+…+boZ-n ……式(21) という一般式で表現される。
In other words, in the case of a high-order digital filter,
The transfer function H(z) is H(z) = K(1+a 1 Z -1 +a 2 Z -2 +...+a n Z -m )/1+b 1 Z -1 +
b 2 Z -2 +...+b o Z -n ... Expressed by the general formula (21).

ここで、ローパスフイルタの振幅特性は、周波
数が低くなるに従つて|H(z)|=1となり、
Z-1平面では単位円上をZ-1=1に近づくに従つて
|H(z)|=1となり、 が成立する。しかして、式(21)を式(22)に代
入すると、 K=1+b1+b2+……+bo/1+a1+a2+……+an
…式(23) の関係式が得られ、この式(23)よりKを算出す
ることができる。
Here, the amplitude characteristic of the low-pass filter becomes |H(z)|=1 as the frequency becomes lower,
On the Z -1 plane, as Z -1 approaches 1 on the unit circle, |H(z)|=1, holds true. Therefore, when formula (21) is substituted into formula (22), K=1+b 1 +b 2 +...+b o /1+a 1 +a 2 +...+a n ...
...The relational expression (23) is obtained, and K can be calculated from this equation (23).

また、ハイパスフイルタの振幅特性は、周波数
が高くなるに従つて|H(z)|=1となり、Z-1
平面では、単位円上をZ-1=−1に近づくに従つ
て|H(z)|=1となり、 が成立する。しかして、(21)を式(24)に代入
すると、 K=1−b2+b2−…+(−1)nbo/1−a1−a2−…
+(−1)man……式(25) の関係式が得られ、この式(25)によりKを算出
することができる。
Furthermore, the amplitude characteristic of the high-pass filter becomes |H(z)|=1 as the frequency increases, and Z -1
On a plane, as you approach Z -1 = -1 on the unit circle, |H(z)| = 1, holds true. Therefore, by substituting (21) into equation (24), K=1−b 2 +b 2 −…+(−1) n b o /1−a 1 −a 2 −…
+(-1) m a n ...The relational expression (25) is obtained, and K can be calculated by this equation (25).

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。
It goes without saying that various other modifications and applications may be made without departing from the gist of the present invention.

この発明は、以上詳細に説明した如く、伝達関
数の係数の少なくとも1個を伝達関数の他の係数
を用いて算出し、しかもその算出時に実現すべき
フイルタの種類に応じて、算出方法を切替制御す
ることにより、異種のフイルタの伝達関数の係数
を得るようにした為、係数記憶用メモリの容量を
大幅に縮減出来、また同一回路構成にて、ローパ
スフイルタとハイパスフイルタという異なる種類
のフイルタの係数値を算出することが可能となる
等、デイジタルフイルタ装置を集積化する上で、
非常に有効となるものである。
As explained in detail above, the present invention calculates at least one coefficient of a transfer function using other coefficients of the transfer function, and also switches the calculation method depending on the type of filter to be realized at the time of calculation. Since the coefficients of the transfer functions of different types of filters are obtained through control, the capacity of the memory for storing coefficients can be significantly reduced, and the same circuit configuration can be used for different types of filters, such as low-pass filters and high-pass filters. In integrating digital filter devices, it is possible to calculate coefficient values, etc.
This is extremely effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、バタワース型のローパスフイルタの
振幅特性を示す図、第2図は2次のバタワース型
フイルタの極を示す図、第3図はバタワース型の
ハイパスフイルタの振幅特性を示す図、第4図は
従来のデイジタルフイルタ装置の構成図、第5図
は本発明の一実施例の構成を示す図、第6図は第
5図の要部詳細図、第7図は、本発明の他の実施
例を説明する為の図、第8図は上記他の実施例の
要部構成図である。 1,2…加算器、3,7…遅延素子、4,5,
8,10…乗算器、6′…ROM、11…演算回
路、12…加算器、13…乗算器、14,15…
加算器、16…乗算器、17…絶対値回路。
Figure 1 is a diagram showing the amplitude characteristics of a Butterworth type low-pass filter, Figure 2 is a diagram showing the poles of a second-order Butterworth type filter, Figure 3 is a diagram showing the amplitude characteristics of a Butterworth type high-pass filter, and Figure 3 is a diagram showing the amplitude characteristics of a Butterworth type high-pass filter. 4 is a diagram showing the configuration of a conventional digital filter device, FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a detailed view of the main part of FIG. 5, and FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating the main part of the other embodiment described above. 1, 2... Adder, 3, 7... Delay element, 4, 5,
8, 10... Multiplier, 6'... ROM, 11... Arithmetic circuit, 12... Adder, 13... Multiplier, 14, 15...
Adder, 16... Multiplier, 17... Absolute value circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 伝達関数が H(z) =K(1+a1Z-1+a2Z-2+…+anZ-m)/1+b1Z-1
b2Z-2+…+boZ-n で表現されるデイジタルフイルタ装置に於て、 上記伝達関数の複数の係数のうち少なくとも1
個の係数以外の他の係数を記憶する記憶手段と、
【式】あるいは 【式】の条件式が成立するとき、 上記記憶手段に記憶されている係数から、上記伝
達関数の式及び上記条件式をもとにして、上記記
憶手段に記憶されていない少なくとも1個の係数
を算出する演算論理手段と、 上記演算論理手段に対し、ローパスフイルタ指
定時には【式】の条件式をもとに、 また、ハイパスフイルタ指定時には 【式】の条件式をもとにして係数 を算出させるように切替制御を行なう制御手段と
を具備し、 上記記憶手段から読出された係数と上記演算論
理手段で算出された係数とに従つて入力信号をフ
イルタリングし、上記制御手段の切替制御に応じ
てローパスフイルタとハイパスフイルタとを構成
することを特徴とするデイジタルフイルタ装置。 2 上記デイジタルフイルタ装置は2次のバタワ
ース型フイルタであつて、 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、 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、 上記記憶手段はカツトオフ周波数に応じて決定
される係数b1,b2が記憶され、 上記演算論理手段は、上記制御手段によりロー
パスフイルタが指定されたときに係数b1,b2から
係数KLをKL=(1+b1+b2)/4なる演算を実行
することによつて算出し、上記制御手段によりハ
イパスフイルタが指定されたときに係数b1,b2
ら係数KHをKH=(1−b1+b2)/4なる演算を実
行して算出することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のデイジタルフイルタ装置。 3 上記デイジタルフイルタ装置は伝達関数が H(z)=K・1+a1Z-1+a2Z-2/1+b1Z-1+b2Z-2 で表現される2次のフイルタであつて、 上記記憶手段にはカツトオフ周波数に応じて決
定される係数a1,a2,b1,b2が記憶され、 上記演算論理手段は、上記制御手段によりロー
パスフイルタが指定されたときに係数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つて算出し、上記制
御手段によりハイパスフイルタが指定されたとき
に係数a1,a2,b1,b2から係数Kを K=|1−b1+b2/1−a1+a2| なる演算を実行して算出することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のデイジタルフイルタ装
置。
[Claims] 1. The transfer function is H(z) = K(1+a 1 Z -1 +a 2 Z -2 +...+a n Z -m )/1+b 1 Z -1 +
In the digital filter device expressed as b 2 Z -2 +...+b o Z -n , at least one of the multiple coefficients of the above transfer function
storage means for storing coefficients other than the coefficients;
When the conditional expression [Formula] or [Formula] holds true, from the coefficients stored in the storage means, based on the expression of the transfer function and the conditional expression, at least one of the For the arithmetic logic means that calculates one coefficient, and for the above arithmetic logic means, when specifying a low-pass filter, it is based on the conditional expression of [expression], and when specifying a high-pass filter, it is based on the conditional expression of [expression]. and a control means for performing switching control so as to cause the coefficients to be calculated by the above-mentioned storage means, and filtering the input signal according to the coefficients read from the storage means and the coefficients calculated by the arithmetic logic means, and the control means A digital filter device comprising a low-pass filter and a high-pass filter according to switching control. 2 The above digital filter device is a second-order Butterworth type filter, and the transfer function of the low-pass filter is expressed as H L (z) = K L (1 + Z -1 ) 2 /1 + b 1 Z -1 +b 2 Z -2. , the transfer function of the high-pass filter is expressed as H H (z) = K H (1-Z -1 ) 2 /1 + b 1 Z -1 + b 2 Z -2 , and the above storage means is determined according to the cutoff frequency. Coefficients b 1 and b 2 are stored, and the arithmetic logic means calculates a coefficient K L from the coefficients b 1 and b 2 as K L = (1 + b 1 + b 2 )/4 when the low-pass filter is designated by the control means. When the high-pass filter is specified by the control means, the coefficient K H is calculated from the coefficients b 1 and b 2 by executing the calculation K H = (1-b 1 + b 2 )/4. 2. The digital filter device according to claim 1, wherein the digital filter device performs the calculation by executing the following. 3 The above digital filter device is a quadratic filter whose transfer function is expressed as H(z)=K・1+a 1 Z -1 +a 2 Z -2 /1+b 1 Z -1 +b 2 Z -2 , and the above The storage means stores coefficients a 1 , a 2 , b 1 , b 2 determined according to the cutoff frequency, and the arithmetic logic means stores the coefficients a 1 , a 2 , b 1 , b 2 determined according to the cutoff frequency, and the arithmetic logic means stores the coefficients a 1 , a 2 , b 1 , b 2 when the low-pass filter is specified by the control means. a2 ,
The coefficient K is calculated from b 1 and b 2 by executing the calculation K=|1+b 1 +b 2 /1+a 1 +a 2 |, and when the high-pass filter is specified by the control means, the coefficient a 1 , Claim 1, characterized in that the coefficient K is calculated from a 2 , b 1 , and b 2 by performing the following calculation: K=|1−b 1 +b 2 /1−a 1 +a 2 | digital filter device.
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