SU1302296A1 - Цифровой фильтр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использова- iHo в устройствах Дл  обработки информации . Цель изобретени  - упрощение устройства. Поставленна  цель досги- эаетс  за счет того, что цифровой фильтр содержит счетчики 1 и 2, блок 3 пам ти, регистр 4, сумматор 5, регистр 6, накапливающий сумматор 7, блок 8 посто нной пам ти, сумматор 9, мультиплексор 10, блок 11 посто нной пам ти и мультиплексор 12. 2 ил. Ьыход (Л Считывание fPLLZ.1

Description

Изобретение относитс  к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в устройствах дл  обработки информации.

Цель изобретени  - упрощение цифрового фильтра.

Цифровой фильтр фильтрует сигнал путем вычислени  свертки входных отр .п О-

счетов X

коэффициентов фильтра

муле

М-1

h. (х-,„ + X

п

П--0 + Ь„ Х;).лл .

) +

(1)

Полное произведение одного весового коэффициента на входные отсчеты можйо представить в виде суммы частичных произведений посто нных коэффициентов h на значени  прризвольПf .

ных разр дных чисел (х

m

); а также и Ь„ групп разр дов, на которые могут быть разбиты п-разр дные произвольные числа (xqy.n + х,,д,„ ), а также х.„ в соответствии с равенством

0-п

а X.Mi.n,

п -2м + .п ); 2

)

П 0-i)

Аналогичное равенство можно записать и дл  произведени  х.

Если при разбиении получаетс ,что

п

частное-- есть число не целое, то ис m

ходные числа следует дополнить нул ми (искусственно увеличить разр дность ) до получени  целого значени  этого частного.

Из равенства (2) следует, что располага  значени ми частичных произведений , в которых произвольные числа имеют в m раз меньшую разр дность , чем исходное произвольное число , и осуществл   m дополнительных сложений полученных узловых значений произведений со сдвигом вправо

на (1-i) - разр дов, получим значеm

ние полного произведени .

Таким образом, свертку можно вычислить в соответствии с выражением

-п

+ X

(Mil

3- 2«А + п

(1-J)

(3)

Частичные произведени 

-

и h.

S)-M;

не

масштаба частей полных произведений, Цоэтому дл  получени  этих частичных произведений может быть использована одна и та же аппаратура, только в

-раз меньшей разр дности. Это позво- m

л ет в качестве блока, реализующего

операцию h h V, X

(х

+ X.

и

п - 9-п - 2Mvn 1 использовать посто нное

. ; запоминающее устройство.

На фиг.1 приведена блок-схема цифрового фильтра; на фиг.2 - временные диаграммы работы цифрового фильтра.

Цифров.ой фильтр содержит первый 1 И второй 2 счетчики, блок 3 пам ти (входных отсчетов), первый регистр 4, первый сумматор 5, второй регистр 6, накапливающий сумматор 7, блок 8 посто нной пам ти, второй сумматор 9, мультиплексор 10, блок 11 посто нной пам ти и мультиплексор 12.

Работа устройства производитс  в соответствии с фиг.2, на. которой изображены временные диаграммы его работы: а - тактовые импульсы б - импульсы циклов; с-ж - выходной код счетчика тактов} з - команда запись- чтение; и - команда сброса накапливающего сумматора 7 к - команда считывани ; л - выходные данные регистра 6; м - входные и выходные данные второго блока 11; н - выходные данные - первого мультиплексора I2 и накапливающего сумматора 10.

В установившемс  режиме цифровой фильтр работает следующим образом.

50

В блок 3 пам ти записаны все значени  входных отсчетов, необходимых дл  вычислени  свертки. Импульсы Такт (фиг. 2а) поступают на счетный вход первого счетчика 1, выходной код (фиг.2с-ж) которого определ ет последовательность работы составных частей всего устройства. Им- 5 пульс Цикл (фиг. 26) поступает на вход сброса первого счетчика 1 и сбрасывает его в нулевое состо ние (тем самым происходит синхронизаци  работы относительно запускающего импульса ),а также поступает на счетный вход второго счетчика 2 и измен ет на единицу его выходной код, В первом такте работы этот код плюс единица (выходной код первого счетчика 1, переданный один к одному блоком 8 через его кодовые выходы) по вл етс  на выходе второго сумматора 9 и  вл етс  адресом  чеек блока 3 пам ти , в которые записываетс  входной отсчет, поступающий на его вход данных (шина Вход), поскольку в этом же такте на вход управлени  блока 3 пам ти с первого командного выхода поступает команда (фиг. 2 з), разре- шающа  запись входной информации. Начина  со второго такта работы и до конца вычислени  свертки, эта команда исчезает, а блок 3 пам ти переводитс  в режим чтени , записанной в нем информации. Со второго по п тый такты первый регистр 4 находитс  в нулевом состо нии, поскольку он был сброшен в первом такте командой с первого командного выхода блока 8, а записывающие в него данные положительные фронты импульсов с выхода второго разр да первого счетчика 1 по вл ютс  только с начала шестого такта. Отрицательный фронт этих им- пульсов, который по вл етс  в начале четвертого такта записывает во второй регистр 6 данные (фиг.2л, интервал 1) с выхода первого сумматора 5, определ ющие только центральный вход- ной отсчет X j, в соответствии с формулой (1),поскольку состо ние первого регистра 4 нулевое, а со второго сумматора 9 на блок 3 поступает адрес этого отсчета. Далее во второй регистр 6 записываютс  суммы (фиг. 2л интервал 2 - интервал 6) двух входных отсчетов х.„, х -2м+п соответствии с. формулой (О, поскольку в первый регистр 4, начина  с начала шестого такта, положительными импульсами с выхода второго разр да первого счетчика 1 переписываютс  иэ блока 3 входные отсчеты х-, . Адреса

записанных в блоке 3 входных отсче-

тов х:5., х;).2м+п определ ютс  последовательным увеличением значени  входного кода блока 8 и выб. paHHbiM законом его преобразовани .

реализуемом в этом блоке. Закон преобразовани  кода блоком 8 выбираетс  таким образом, чтобы получить на выходе данных второго сумматора 9

0 5 0 5 0 5 0 5

Л

5

дев ти адресов (фиг.2), обеспечивающих последовательное попарное считывание из блока 3 входных отсчетов, сумма которых умножаетс  на оДин и тот же весовой коэффициент.

Данные со второго регистра 6 поступают на входы данных мультиплексора 10, на входы управлени  которого поступает выходной код младших разр дов (двух младших разр дов в соответствии с фиг.2) первого счетчика 1 и на выходах мультиплексора 10 в каждом такте работы по вл ютс  равные по количеству разр дов группы кодов (по четыре группы на одни выходные данные регистра 6 в соответствии с фиг. 2н). Эти группы последовательно поступают на вход данных блока 11, на входы управлени  кото- . рого поступает выходной код старших разр дов (двух старших разр дов в соответствии с фиг.2) первого счетчика 1. Код, поступающими на входы блока 11, определ ет весовой коэффициент , на который в интервале времени , определ емом выходным кодом младших разр дов первого счетчика 1, происходит умножение выходных данных второго регистра 6. Старший (или младший) разр д выходных данных блока 11  вл етс  знаковым, определ ющим знаки произведени  весовых коэффициентов на входные отсчеты. На остальных разр дах выходных данных блока 11 выдаютс  (фиг.. 2м) либо в пр мом, либо в дополнительном коде в зависимости от знака весовых коэффициентов , узловые значени  произведений Ь„. (х, - х.); и Ь„1.

Х;); В соответствии С равенством (2). Узловые значени  произведений и коды их знаков последовательно поступают на мультиплексор 12, на входы управлени  которого поступает выходной код младших разр дов (двух младших разр дов в соответствии с фиг.2) первого счетчика. На выходах данных второго мультиплексора 12 (фиг. 2н) последовательно по вл ютс  узловые значени  произведений,сдвинутые вправо на (1 - i) - разр дов

m

(в соответствии с фиг.2 сдвиги производ тс  на О, 4, 8 и 12 разр дов). Накапливающий сумматор 7 до начала п того такта находитс  в нулевом состо нии, поскольку со второго командного выхода блока 8 на его вход

51

сброса поступает команда сброса (фиг. 2н). Начина  с 5 такта, поступающие на вход данных накапливающего сумматора 7 данные с мультиплексора 12 накапливаютс  в этом сумматоре. Накапливаема  сумма (фиг. 2н) фиксируетс  в моменты времени, определ емые тактовыми импульсами, поступающими на вход управлени  суммированием накапливающего сумматора 7. В момент времени, когда на третьем командном выходе блока 8 по вл етс  команда Считывание, в накапливающем сумматоре 7 образуетс  полное значение свертки в соответствии с вы ражением (3). По команде Считывание внещнее устройство может прин ть с выхода данных (шина Выход) накапливающего сумматора 7 сглаженное значение входного отсчета.

При по влении следующего запускающего импульса Цикл поступающий .на вход блока 3 (шина Вход) новый входной отсчет записываетс  вместо самого раннего по времени входного отсчета, в те же  чейки, в которые последний записан. Далее работа пред лагаемого цифрового фильтра происходит аналогично циклу вычислени  свертки, рассмотренному вьш1е.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой фильтр, содержащий блок пам ти, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и ин формационному входу первого регистра выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключен к информационному вхо ду второго регистра, накапливающий iсумматор, тактовый вход которого сое динен со счетным входом первого счет чика и  вл етс  первым тактовым вхо022966

   дом фильтра, вторым тактовым входом которого  вл ютс  соединенные между собой вход обнулени  первого счетчика и счетный вход второго счетчика, выход 5 накапливающего сумматора  вл етс  информационным выходом фильтра, информационным входом которого,  вл етс  информационный вход блока пам ти,о т- личающийс  тем, что, с О целью упрощени  фильтра, он содержит второй сумматор, два мультиплексора и два блока посто нной пам ти, информационный выход второго счетчика подключен к первому входу второго сумматора , выход которого подключен к адресному входу блока пам ти, вход управлени  записью-считыванием которого соединен с входом разрешени  записи первого регистра и подключен к

   15

   20

   выходу первого разр да первого блока

   25

   40

   посто нной пам ти, выход второго разр да которого подключен к входу обнулени  накапливающего сумматора, информационный вход которого подключен к выходу первого мультиплексора,управл ющий вход которого соединен с управл ющим входом второго мультиплексора , первым адресным входом второго блока посто нной пам ти, адрес- ным входом первого блока посто нной пам ти и подключен к информационному выходу первого счетчика, выход младшего разр да которого подключен к тактовым входам первого и второго ре- 35 гистров, выход второго регистра подключен к информационному входу второго мультиплексора, выход которого подключен к второму адресному входу второго блока посто нной пам ти,выход которого подключен к информационному входу первого мультиплексора, а первого блока посто нной пам ти подключен к второму входу второго сумматора.

   fMj|4|5|6|7|g|9|/ /|//|/j|/ |/5|/ 7|/ 5| |j

   1ПППППППППППППППГ 1 П П П П П П П r t 6

   1 n

   t л

   П

   t

   H

   IZJr T JLTJQjrZ

   ,t

   /7

   H

   9iiz.l