SU1587624A1

SU1587624A1 - Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модул цией

Info

Publication number: SU1587624A1
Application number: SU884363727A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Тимченко
Original assignee: Предприятие П/Я В-8751
Priority date: 1988-01-13
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1990-08-23

Abstract

Изобретение относитс к вычислительной технике и позвол ет при его использовании дл цифровой обработки случайных сигналов (фильтраци и спектральный анализ) повысить быстродействие. Фильтр содержит тактовый генератор 1, счетчики 2 - 4 импульсов, дешифратор 7, блоки 9, 10 посто нной пам ти, блок 12 оперативной пам ти, мультиплексор 14, модульный сумматор 15, регистр 18, перемножитель 22 и накапливающие сумматоры 23 - 26. Благодар введению в фильтр счетчиков 5, 6 импульсов, дешифратора 8, блока 11 посто нной пам ти, блока 13 оперативной пам ти, модульного и комбинационного сумматоров 16, 17, регистров 19, 20, блока 21 суммировани и элемента 27 И обеспечиваетс поточна схема вычислений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

1

(21)4363727/24-24

(22)13.01.88

(46) 23.08.90. Бюл. Р 31

(72) А.В.Тимченко

(53).621.35 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР .К 1494210, кл. 1 03 II 17/06, 1987.

Методы и г-шкроэлектронные средства цифрового преобразовани и обработки сигналов: Тезисы докладов конференции . Рига, 1986, Т.1, с.362.

Авторское свидетельство СССР № 1495840, кл. il 03 II 17/06, 1987.

(54) IWPOnoi ФИЛЬТР С МНОГОУР01Я1РВОЙ ДЕЛЬТА-МОДУЛЯЦИЕЙ

(57) Изобретение относитс к вычислительной технике и позвол ет при его

использовании дл цифровой обработки случайных сигналов (фильтраци и спектральньш анализ) повысить быстродействие . Фильтр содер кйт тактовый генератор 1, счетчики 2-4 импульсов, дешифратор 7, блоки 9, 10 посто нной пам ти, блок 12 оператив1гой пам ти, мультиплексор 13, модульный сумматор 15, регистр 18,, перемноетгтель 22 и накапливающие сумматоры 23-26. Благодар введению в фильтр счетчиков 5, 6 импульсов, дешифратора 8, блока 11 посто нной пам ти, блока 13 оперативной пам ти, модульного и комбинационного сум гаторов 16, 17, регистров 19, 20, блока 21 суммировани и элемента 27 И обеспечиваетс поточна схема вычислений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

(О

(Л

ел

2S

О5 ГчЭ

Изобретение относитс к.вычислительной технике и может быть исноль- зовано дл цифровой обработки случай- |ных процессов, например, в аппаратуре цифровой фильтрации и спектрального анализа, когда выходной сигнал представлен многоуровневой дельта-модул - :цией (ЩГ1) или дифференциальной им- пульсно-кодовой модул цией (ДНКМ), а ,выходной сигнал - импульсно-кодовой ;модул цией (ИгаО .

: Цель изобретени - повышение быст- родействи ,

I На фиг.1 показана функциональна |схема цифрового фильтра; на фиг.2 - блок суммировани ; на фиг.З - временные диаграммы сигналов. I Цифровой фильтр с многоуровневой .|дельта-модул цией содержит тактовый генератор 1, первый - п тый счетчики |2-6 импульсов, первый и второй де- шифраторы 7 и 8, первый - третий бдоки 9-11 посто нной пам ти, Первый и второй блоки 12 и 13 оперативной пам ти, мультиплексор 14, первый и ;второй модульные сумматоры 15 и 16, комбинационный сумматор 17, первый- третий регистры 18 - 20, блок 21 суммировани , иеремножитель 22, пер- |вый - четвертьй накапливающие сум- маторы 23-26, элемент И 2.7, входы 28 I и выходы 29.

Блок 21 суммировани содержит (фиг.2) элемент ЗАПРЕТ 30, формирова- тель 31 импульсов,первый и второй реги- стры 32 и 33,группу 34 элементов ИСКЛЮ- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ,сумматор 35,управл ющий вхо 36, информационные входы 37, тактовый вход 38, вход 39 блокировки, вход 40 обнулени и выходы 41. . .

Формирователь 31 формирует короткий импульс по переднему фронту входного сигнала.

Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модул цией работает следующим образом.

Выходной сигнал этого фильтра в формате импульсно-кодовой модул ции соответствует формуле цифровой свертки

f

ST s (П /C Z-. k-h, m k. i

55

входна последовательность в формате НДМ или ДИКИ;

- аналогична 11ДМ: или

ДИК весова последовательность;

. :- результат фильтрации в формате ИК11.

(1) реализуетс в фильтре разом. Вычислени по (1) в три этапа:

(2)

,,0

Как показано в (2), коэффициенты весовой последовательности

.e , к7 /2 дл четного значени К v S 6 Ь/Ь 0, ENT (к у/2) дл нечетного значени К , , где соответственно К у и ENT( ) - число уровней квантовани и цела часть величины (). Разр дность величии произведений s / , S Ч существенно меньше, чем в фильтрах с Рда1, благодар чему быстродействие фильтров с ИДИ выше. Однако вычисление указанного произведени все же требует применени умножител многоразр дных чисел, что не позвол ет реализовать более высокое быстродействие фильтра. Кроме того, дл четного значени К в весовой последовательности отсутствуют нулевые члены, что требует проведени всех М уноже- ний дл получени значени ..

Дл получени алгоритма функционировани предлагаемого устройства осуществим преобразование импульсной характеристики (ИХ) фильтра с МДГ

S таким образом, чтобы-одновременно увеличить число нулевых членов весовой последовательности, а разр дность ненулевых уменьшить. Дл этого выбираем некоторую вспомогательную последовательность 1 , m О, L,

, 0,1j; 1, (-1),; q 0; Тогда дл последовательности значений можно запи

L-1M+L-2

;j V Y,. R.

тгОrt o

K-m

где R,, l(-1).i,.s:%H 0 r дл m 0 и m П.

Выдел значение Y , получим алгоритм вычислени выходного сигнала (Y,, } нредлагаемого устройства

1Л4|,-2

Z (

(х|

(

L-

. - 1 ,

(3)

где Wo YO о.

Благодар соответствующему выбор элементов .последовательности 1.„}, 0 Ь 1, последователыгость Rffi, m О, М + L-2, имеет в несколько ра более низкую разр дность и значительно большее число нулевых члено чем исходна последовательность

и J позвол ет увеличить быстродействие фильтра.

Отметим, что соответствующим вы- бором l, rn-0, L-1, достигаетс указанна цель преобразовани как дл нечетных, так и четных , несмотр на то , что в последнем- случае исходна ИХ не имела нулевых членов. Так как L П, наличие в (3) второй свертки практически не приводит к увеличению времени вычислений , кроме того, втора свертка благодар выбору t-1,0,1 вычисл етс только с применением операщ и суммировани , котора вл етс более быстрой, чем операци ут ножени многоразр дных чисел.

Данное преобразование дает существенный выигрыш по быстродействию благодар тому , что дл фильтров с rjJl М К,, , в то врем как дл фильтров с HKfl обычно имеет место М 2 г - разр дность весовой последовательности в формате ИИ. В последнем случае практически невозможно определить последовательность , обеспечивающую одновременно как уменьшение разр дности ненулевых весовых коэффициентов , так и увеличение числа нулевых .

Одновременно с уменьшением разр дности коэффициентов преобразованной J J iRtn. , M+L-2, уменьшаетс и .разброс значений коэффициентов. Это значит, что уменьшаетс число групп одинаковых ненулевых значений коэффидиентов , которое дл преобразованной ИХ равно d К7-1, где К 7- число уровней квантовани последо- вательности itp, ) Аналогично дл последовательности 1, , L-T, число групп , так как ,0,1.

Проведем группирование шагов квантовани входного сигнала и второй разности дл одинаковых значений

коэффициентов. Обозначим число козф- фициентов в ка/. группе дл {Иг„)

с

через , , а дл 1 через

.р j(f ;; „ . L К , где -il, число

ненулевых членов в по следовательнос- ), , M+L-T, и 1„), m 1 Ь-1, соответствегию. Тогда вторую разность в (3) запишем в виде

,(

V Y, -i:

.25

J- r-i

d

Y,,

- . J- r;i

(4)

35

« . .J

30 i .d - последователыгости различных ненулевых значений из последовательностей fR }и 1 Ifp соответственно .

Число умножений дл вычислени одного значени Yyj.no формуле (4) равно ,W (f) (К.)

d +d -d +2 и с увеличением длины 40 импульсной характеристики остаетс неизменным. Отметим, что умножени на элементы последовательности {l вл ютс умножени ми на ±1 и н ютс вместе с суммированием при помощи обычного комбинационного . сумматора.

Разр дность элементов последовательности iRn,JHHxce разр дности исходной ИХ с ГЩГ1, поэтому вычислени 0 первой свертки в (4) выполн ютс при помощи низкоразр дного перемножител (в предельщ.гх случа х без него), что позвол ет реализовать быстродействие значительно более высокое, чем в прототипе ,

Значение d не только ниже соответствующего значен.и дл фильтров с ИКМ, но и существенно ниже, чем в исходной ИХ с Щfl, Такое уменьшение

5

1.

d ПОЯВИЛЯРТ ВЫЧИСЛЯТ, ИП Kf )ГП1С Hlie

сумм 11 ЯГ111 KBaffTonaium fixo;uH ro сигнала и вторых рпзносте п (А) параллельно с умножением предыдущей сум- № на чпачеиие соотпетстпующего коэффициента , т.е. организовать поточную |рбработку.

Пример. Рассмотрим вли ние йоследователыюсти разр д- jiocTb и чпсло N ненулевых членов 1Преобразова1И1ой импульсной характеристики т : В табл.1 приведена исходна ИХ

Г (п In) 7 л о с г

J 5 , полосового. Лильтра ф МЛМ дл Ку 15 и отно1че}1и частот1 1 p CKpeTn3a i;ini к средней частоте по- jiocbi пропускат и Рд/Г 14,25. Фильтр фбеспечивает экпивалентЕгую доброт- $ость 11,7; затуха1Ш.е в боковых поло- 1|:ах не менее 40 дГ. Ч табл.1 приведе- 1|1ы коэЛАицие}1ты s .I, j дл ,12.7, фатальные коэффициенты нечетные от- 1}1оситепьно середины. Из вариантов { 1 дл Т. 8 выбра 13Ы те, которые дают снижение числа 19енулевых членов ИХ с одновременным уменьшением их разр дности (табл.2). 1г1аиболее приемлемой дл реализации Явл етс последовательность 1 (при . 8, имеюща только два ненулевых лена 1 1 f.1, а преобразованна p имеет члены U ni Ь-,1 , О, 1, 2 (табл. 3), Благодар тому, что 0,2 J, умнох ение на коэффициенты ИХ целесообразно выполн ть только л ненулевых значений R, использу J3 случае тпах |R; | 2 в качестве умно- Кител мультиплексор на два положени . R некоторьк случа х, дл max IRil 1 ,можно обойтись без перемножител ,передава сигнал непосредственно в накапливаюкци сумматор дл вычислени первой свертки.

Перед началом фильтраци г необходимо провести обнуление регистров 18- 20,блока 21 и накапливаю1ч;их сумм:ато- ров 23-26 (цепи сброса не показаны). При этом на выходах 29 устройства устанавливаетс нулевое значение вы- ходного сигнала. Такое обнуление необходимо также проводить при случайных сбо х, например, питани , чтобы предотвратить накопление ошибок в выходном сигнале фильтра. R блоки 12 и 13 операт итиюй пам ти при этом заноситс ну.иевос зн 1чение сигнала, т.е. последонат ельность О.

387624

10

15

20

- 25

30

35

40

45

50

ра

за

За ко на Пе ин R вс св q и па

Я О ло ка на ро пр ад да ву

т че пр ну са но по зн

в па

пи зн но чи ке ци зу

ра за ле

ffT де

j 55 ди бл пр ци

8

0

5

0

5

0

5

0

5

0

Выходы блока J посто нной пам ти раздепены на три пол . В первом иоле

записаны .индексы q .- j, , К, -,

j 1, весовых коэффициентов (к,) Запись групп индексов одинаковых коэффициентов производитс подр д, начина с нулевого адреса блока 9. Перва группа согласно (4) начинаетс индексом q VJ (здесь прин то, что R и - первое значение, которое встречаетс в формуле (3) цифровой свертки).втора группа - индексом + 1 (если RV(/ #RWHH R V.. 0) и т.д. Если R ,(/., R, Tf) втора группа нач1И1аетс ближайшим индексом

2

Я О W, дл которого выполн етс условие R (4 Rvi/. Число индексов К в каждой j-й группе равно числу одинаковых коэффициентов в формутге цифровой свертки (3). Во втором поле, представл ющем одю разр д, по всем адресам записано нулевое значение кода , и только по адресам, соответствующим началу каждой группы индексов

(пулевому и р.авному Р ., 2

, d -1), записано единичное значение кода. В третьем поле, также представл ющем один разр д, записано нулевое значение кода по всем адресам , кроме адреса Р , и еще 1,„ равномерно расположенным по а/хресному полю чейкам,где записано единичное значе}1ие кода. Таким образом, всего

в блоке 9 используетс N чеек пам ти.

В блоке 10 посто пной пам ти записаны только различные ненулевые значени коэффициентов преобразованной импульсной характеристики, начина с значени R .R, в том пор дке , как встречаютс в формуле цифровой свертки (3). Всего используетс d чеек блока 10 пам ти.

Выходы блока 11 посто нной пам ти разделены на два пол . В первом поле записаны кодированные значени ненулевых элементов последовательности

К «

J

1

, } , , L-1, 1 дл 1 и О дл

И)

ffT 1 по втором поле записаны индексы этих коэффици-ентов {r j

, , , L-1. Запись произво- 5 дитс подр д, начина с - адреса блока 11 по уменьшаюпшмс индексам, причем значение индекса i-i-o коэффициента . Лополгпчтельно

во втором поле по адресу L. .,uu,ca значение индекса L. Таким образом всего в блоке 11 используетс L +1 чейка пам ти.

Тактовый генератор 1 генерирует . непрерывную последовательность импульсов (фиг. За) с частотой

где Т - период частоты дискретизации входного сигнала. Эти импульсы поступают на счетчик 2, имеющий коэффициент делени N. По коду, соответствующему выходному сигналу счетчика 2 с первых выходов блока 9 пам ти счи- тываетс последовательность индексов (q , начина с нулевого адреса блока 9,

В конце кавдого периода дискрети- . зации Т после заполнени счетчика 2 на его выходе переполнени формируетс импульс, переключающий счетчик 3 с коэффициентом делени M+L-T в следующее положение. Коды с разр дных выходов счетчика 3 и первых выходов блока 9 пам ти суш.ируютс по модулю M+L-1 в сумматоре 15, вьгходной сигнал которого поступает на адресные входы блока 12 оперативной пам ти шагов квантовани входного сигнала.

Последовательность шаг.ов квантовани входного сигнала в формате МДМ или ЛИЮ1 с входов 28 устройства поступает одновременно на информационные входы блока .12 пам ти и первые входы мультиплексора 14.,По нулевому значению выходного кода счетчика 2 дешифратор 7 генерирует импульс (.фиг.36), при наличиии которого счетчик 4, имеющий коэффициент пересчета d , устанавливаетс .в (d ( -О-е состо ние , блок 12 переводитс из режима чтени в рехаш записи, а мультиплексор 14 - в положение, при котором на его выходы передаетс значение шага квантовани входного сигнала с входов 28 фильтра.

Рассмотрим функционирование цифрового фильтра, с момента времени t

587624.10

записано ни , записанных в блоке 12 по адре10

15

20

25

-.. j -iuc: Jijti L л

когда на выходе дешифратора 7 по вл - 50 етс импульс (фиг.Зб). Пусть в этом п-м периоде дискретизации состо ние счетчика 3 равно р п mod (M+L-1),

-П

Р,., 0, M+L-2. Тогда значение шага

сам К mod (M+L-1) р +q ( - р

} значени шагов квантований входного сигнала, соответствую щих коэффициенту (значению) R . По заднему фронту тактового сигна ла (фиг.За) эти шаги суммируютс в сумматоре 23 и после поступлени К тактовых импульсов на втором выходе блока 9 пам ти генерируетс импульс (.фиг.З), поступающий на первый вход элемента И 27. Из этого и myльca на выходе блока 27 формируетс импульс (фиг.Зг), по переднему фронту кото- рого накопленное зтгачение шагов кван- товани из сумматора 23 переписываетс в регистр 18, а cyм.aтop 23 обнул етс . По этому же фропту импульса (.фиг.Зг) счетчик 4 переключаетс в следующее, нулевое,- состо ние, в результате чего с выходов блока 10 пам ти считываетс значение шага квантовани R; . Сигналы с выходов регистра 18 и блока 10 пам ти перемножаютс перемножителем 22 и посае поступлени К « тактовых импульсов на втором выходе блока 9 пам ти генерируетс очередной импульс (фиг.Зв), который, проход -через элемент И 27 по переднему фронту переписывает накопленную сумму из блока 23 в регистр 18, затем блок 23 обнул етс счетчик 4 переключаетс в следующее положение, в результате чего блок 10 пам ти генерирует сигнал R , а в блок 24 записываетс произведение вычисленное ранее перемножителем 22

Аналогично происходит работа цифрового фильтра дл всох последч юцих групп индексов. Поэтому после гепе- рировапи d f« импульсов с блока 9 (фиг.Зв) накопленна в блоке 24 величина равна первой свертке в (4). Вре- м выполнени арифметической операции су№шровани в блоке 24 не превы- поэтому по заднему фронту

30

35

45

;,(х

SPзаписываетс в р(Я) „ чейку блока 1 пам ти, а на информационные входы сумматора 23 подаютс в циклическом пор дке К , значений шагов квантова55

шает --- m

импульса с выхода переполнени счетчика 4 (фиг.Зд) значение первой свертки переписываетс в регистр 19 а сумматор 24 обнул етс (момент времени t, на фиг.3), чем подготавливаетс накопление значени первой свертки в и; дл следующего периода дискретизации .

Сигнал, значение которого равно первой свертке в (4), подаетс на

и

о ни , записанных в блоке 12 по адре10

15

20

25

50

сам К mod (M+L-1) р +q ( - р

} значени шагов квантований входного сигнала, соответствующих коэффициенту (значению) R . По заднему фронту тактового сигна ла (фиг.За) эти шаги суммируютс в сумматоре 23 и после поступлени К тактовых импульсов на втором выходе блока 9 пам ти генерируетс импульс (.фиг.З), поступающий на первый вход элемента И 27. Из этого и myльca на выходе блока 27 формируетс импульс (фиг.Зг), по переднему фронту кото- рого накопленное зтгачение шагов кван- товани из сумматора 23 переписываетс в регистр 18, а cyм.aтop 23 обнул етс . По этому же фропту импульса (.фиг.Зг) счетчик 4 переключаетс в следующее, нулевое,- состо ние, в результате чего с выходов блока 10 пам ти считываетс значение шага квантовани R; . Сигналы с выходов регистра 18 и блока 10 пам ти перемножаютс перемножителем 22 и посае поступлени К « тактовых импульсов на втором выходе блока 9 пам ти генерируетс очередной импульс (фиг.Зв), который, проход -через элемент И 27 по переднему фронту переписывает накопленную сумму из блока 23 в регистр 18, затем блок 23 обнул етс счетчик 4 переключаетс в следующее положение, в результате чего блок 10 пам ти генерирует сигнал R , а в блок 24 записываетс произведение вычисленное ранее перемножителем 22

30

35

45

5

шает --- m

первый вход сумматора 17, на второй вХод которого в этот же момент времени t подаетс значение второй свертки по(4) с выхода регистра 20. Иэ указан1Н:1х сигналов на выходе блока

7

17 формируетс значение С Y,. : Рассмотрим формирование значени в|торой свертки по (4) с момента време н t предыдущего периода дискрети- . По переднему фронту импульса с| выхода переполнени счетчика 4 (1фиг. Зд) счетчик 5, имеющий коэффициент пересчета , устанавливаетС|Я в L(j,-e состо ние , (фиг . Зе) . Па вы хЬде Дeшифpafopa 8, вьщел ющего это с1осто ние счетчика 5, формируетс и|мпульс (фиг.Зж), который переводит 6|лок 13 пам ти из режима чтени ц режим записи и одновременно блоки- тактовый в:&од блока 21. Так в}ак умножени , выполн емые дл вычис- значени , второй свертки, вл - к|тс умножени ми ни +1 , они объеди- с накоплением значетшй v YK li блоке 21 .

, Импульсы с третьего выхода блока 9 1||оздейству па счетный вход счетчика (фнг.Зе), переключают его в следующее состо ние. После поступлени оче-зо чение vY , переписываетс в накапли1{ )едного импульса на выходе перепол- рени счетчика 5 формируетс импульс, йереключаюгдий счетчик б с коэффициентом пересчета L в следующее состо ние . Пусть в п-м периоде дискретизации состо ние счетч1Пча 6 равно р п modCL +1), 0, L. Тогда значение f,., с выходов сумматора 17 записываетс в () mod L 1ейку блотса 13.

При поступлении очередного импульса (фиг.Зе) счетчик 5 переключаетс в следующее, нулевое,, состо ние и т.д., в результате чего с выходов блока 11 пам ти считываетс кодированна последовательность ненулевых

значений из f 1 с соответстг о) 1

вующими индексами г j , , L.

Последовательность индексов суммируетс по модулю Ь в сумматоре 16 с выходным сигналом счетчика 6, в результате чего на выходах блока 16

г , (J)

формируетс последовательность (.rj + p( l)raod L , поступающа на адресные входы блока 13 пам ти, с выходов которого считЕлваетс последователь35

40

45

50

55

ность значени

П-1«

Отметим, что на- V L-1 (есличие двух значении г

ли 1 0)обеспечивает считывание

вающий сумматор 26, где суммируетс с его предьщущим значением, в рез.уль- тате чего на выходах 29 фильтра формируетс выходной сигнал Y в формате ИЮ1.

Дл следующих периодов дискретизации работа фильтра происходит аналогично .

Дл нормальной работы устройства длительность t тактовых импульсов (фиг.За) должна выбиратьс из услови

t, i/.т.оз ч.т.оъ:) чтени из блока 12 пам ти очередного значени шага квантовани входного сигнала.

В.блоке 21 суммировани группа 34 служит дл инвертировани разр дов входного сигнала, поэтому работа блока 21 соответствует выполнению арифметических операций в дополнительном коде. Элемент ЗАПРЕТ 30 служит Дл блокировки входных тактовых импульсов. В остальном работа блока 21 не отличаетс от работы других накапливающих сумт-шторов (24-26) .

Элемецт И 27 предназначен дл обеспечени нормальной работы фильтра в случае, если число коэффициентов

- (RI

j-й группы равно К J 1. В этом

5

0

5

первым, значени f ru/) , записанного в блок 13 в Г1редыдуы,ем такте. По заднему фронту сигнала (Лиг.Зе) значени

Г 2 1

|v Y .j J суммируютс в блоке 21 . При этом учитываетс злак соответствующего коэффид1-ге 1та 1,}.. При значении сигнала на первом выходе блока 11 , равном О, производитс суммирование, а при единичном значении этого сигнала - вычитание соответствующего зна-.

I

чени V Yfi-i . В результате этого после поступлени L -го импульса (фиг.Зе) на вы::оде блока 21 образуетс значение второй сверттси в (4) со .своим знаком. При поступлении очередного ()-ro импульса, на выходе . переполнени счетчика 5 формируетс импульс (фиг.Зз), но которому значение второй свертки из блока 21 записываетс в регистр 20, а блок 21 обнул етс .

По переднему фронту сигнала с выхода переполнени счетчика 5 (фиг.Зз) значение сигнала , записываетс в накапливающий сумматор 25, где суммируетс с его предыдущим значением, формиру значение vY,. По заднему фронту того же импульса (фиг.Зз) зна5

0

5

0

5

- (RI

j-й группы равно К J 1. В этом

случае импульс, соответстлуюшии jгруппе (фиг.Зв), расположен р дом (т.е. сливаетс ) с таким хе импульсом (j + O-ii групш,, что при отсутствии элемента И 27 приводит к непереключению счетчика 4.

Максимальное значение частоты дискретизации входного сигнала в фильтре определ етс временем вычислени разности сверток (4). Так как втора свертка вычисл етс только

m

при noMoi m операщн сложени и L

«N, то врем вычислени по (4)

может быть определено из выражени

(L t 2 1

УМ t ) +

где все времена относ тс к трем последовательным группам индексов, tj (К(« ), врем выполнени одной операции суммирова}и1 блоком 23; t v,« - врем выполнени операции умножени блоком 22; t 53 прем выполнени одной операции суммировани блоками 24 и 17 соответственно. За счет предварительного суммировани соответствующих шагов квантовани входного сигнала величина d « N, где число ненулевых членов преобразованной импульсной характеристики. Кроме того , за счет уменьшени разр дности шагов квантовани исходной импульсной характеристики и числа ее ненулевых членов значени t, t , и общее число суммирований значительно меньше, чем в прототипе, а значит, фильтр, в котором реализована поточна схема вычислений, обладает большим быстродействием и может обрабатывать более широкополосные сигналы. Так как значение (4) в точности рав- но (3), фильтр полностью сохран ет исходные параметры амплитудно-частотной характеристики и низкий уровень шумов.

За счет установки всех регистров, накапливающих сумматоров и блоков оперативной патти в нулевое начальное состо ние фильтр работает устойчиво - в нем принципиально устранены колебани предельного цикла.

Кроме тог о, в да1гно.м фильтре можно роводить рекурсивную фильтрацию игналов в формате Г1Л..1-Г1Д ЬЛЛГ1, г1те ервый формат относитс к входному

387624 14

сигналу, второй - к нерекурсивной части импульсной характеристики, третий - к рекурситпюй части. Проведе- 5 ние рекурсивной Лильтрации по сравнению с нерекурсивной позвол ет повысить точность Лильтрадии.

10

Формул

изобретени

ск

15

+

ольо

20

25

30

35

40

45

50

55

1. Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модул цией, содержапцп тактовый генератор, выход- которого подключен к тактовому входу первого накапливающего сумматора и входу первого счетчи1:а имцульсов, выходы разр дов которого соедштены с BxonaNoi первого дешифратора и первого блока посто нной пам ти, первые выходы которого подключены к первым входам первого модульного сумматора, выход переполнени первого счетчика импульсов соединен с входо г второго счетчика импульсов , выходы которого подключены к вторым входам первого сумматора, выходы которого соединены с адресньми входами первого блока оперативной пам ти, информационные входы которого объединены с соответствующими первыми информационными входами мультиплексора и вл ютс входами фильтра, выходы первого блока оперативной пам ти подключены к вторым информационным входам мультиплексора, выходы которого соединены с информационными входами первого накапливающего сумматора, выход первого дешифратора подключен к управл ющим входам первого блока оперативной пам ти и мультиплексора и входу разрешени предустановки третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объеди} ен с тактовыми входами первого регистра и второго накапливающего сум-штора и входом обнулени первого накапливающего сумматора , выходы которого соединены с информационными входами первого регистра , выходы которого подключены к первым входам перемножител , выход переполнени и выходы разр дов третьего счетчика импульсов соединены соответственно с входом обнулени второго накапливающего су гатора и входами второго блока посто нной пам ти, выходы которого подключены к вторым входам перемножител , В уход1,1 которого соединены с информационш.иии входами второго накапливающего cv.NiMaropa

третий и четпертьш иакаплнвающие сумматоры, тактовые входы которых объединены, выходы третьего накапли- ваюдего сумматора соединены с инфор- laциoнны ffl входами четвертого накап- jiKBaroLuero сумматора, выходы которого . |твл ютс в лходами фильтра, о ,т л и - JI а ю щ и и с тем, что, с целью повышени быстродействи , в фильтр рведены пторой блок онеративноГг пам - fn, второй и третий регистры, второй

Дешифратор, третий блок посто нной ам ти, второй модульный сумматор, комбинационньш сумматор, четвертый )5 и п тый счет.чики имиульсов, блок суммировани и элемент И, нервый вход и выход которого иодключены соответственно к выходу тактового генератора и счетному входу третьего счет- 20 |ика имнульсов, второй выход нер- 4ого блока носто нной нам ти соединен 4 вторым входом элемента И, третий первого блока посто нной пам ти подключав к тактовому входу блока Суммировани и счетному входу чет- ijepToro счетчика импульсов, вход 1|азрешени предустановки которого Объединен с тактовым входом второго регистра и подключен к-выходу пере- 30 г|олнени третьего счетчика имнульсов, фкоды разр дов четвертого счетчика 1|мпульсов соединены с входами второго дешифратора и третьего блока посто нной пам ти, первый и вторые йыходы которого подключены соответственно к управл ющему входу блока суммировани и первым входам второго модульного сумматора, выход переполнени четвертого счетчика импульсов соединен с тактовыми входами третьих регистра и накапливающего сумматора, входом обнулени блока суммировани и входом п того счетчика импульсов, выходы которого подключены к вторым 45 входам второго модульного сумматора, выходы которого соединены с адресными входами второго блока оперативной

1587624 6

пам ти, выход второтч) дел1И1 1ратора подключен к входу блок1 ро1 ки блока суммировани и управл ющему входу вто- 5 рого бло1са оперативной пам ти, выходы которого соединены с информационными входами блока суммировани , выходы которого и выходы второго накапливающего сумматора подключены к ин10 Формациониым входам соответственно третьего и второго регистров, выходы которых соединены с первыж и вторы- ми входами комб1И ационного сумматора, выходы которого. нодк,пючены к инфор )5 мационным входам второго блока опера- тинной пам ти и третьего накапливающего сумматора.

35

40

2, Фильтр по П.1, отличающийс тем, что блок суммировани содержит регистры, сумматор, элемент ЗАПРЕТ, групну элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и формирователь импульсов, вход которого вл етс входом обнулени блока, выход формировател имнульсов подключен к входам обнулени первого и второго регистров, разрешающий и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ вл ютс соответственно тактовым входом и входом блокировки блока, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с тактовыми входами регистров, первый и вторые информационные входы второго регистра вл ютс соответственно уп- равл ющиш и информационными входами блока, перйьп выход второго регистра подключен к первому входу группы элементов ИСКЛЮ ШОЩЕЕ ИЛИ и входу переноса сумматора, выходы первого регистра соединены с входами первого слагаемого сумматора, вторые выходы второго регистра подключены к вторым входам группы элементов С1ШОЧА 0111ЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с входами второго слагаемого сумматора, выходы которого подключены к информационным входам первого регистра и вл ютс выходами блока.

Таблица

UO

Таблица2 , , L-Г

r Кг k.

(К)

(R)

фие.д

Claims

1. Цифровой фильтр с многоуровневой дельта-модуляцией, содержащий тактовый генератор, выход- которого подключен к тактовому входу первого накапливающего сумматора и входу первого счетчика импульсов, выходы разрядов которого соединены с входами первого дешифратора и первого блока пос20 тоянпой памяти, первые выходы которого подключены к первым входам первого модульного сумматора, выход переполнения первого счетчика импульсов соединен с входом второго счетчика им25 пульсов, выходы которого подключены к вторым входам первого сумматора, выходы которого соединены с адресными входами первого блока оперативной памяти, информационные входы которого од объединены с соответствующими первыми информационными входами мультиплексора и являются входами фильтра, выходы первого блока оперативной памяти подключены к вторым информационным входам мультиплексора, выходы которого

35 соединены с информационными входами первого накапливающего сумматора, выход первого дешифратора подключен к управляющим входам первого блока оперативной памяти и мультиплексора и входу разрешения предустановки третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с тактовыми входами Первого регистра и второго накапливающего сумматора и входом обнуления первого накапливающего сум матора, выходы которого соединены с информационными входами первого ре гистра, выходы которого подключены к первым входам перемножителя, выход переполнения и выходы разрядов третье го счетчика импульсов соединены соответственно с входом обнуления второго накапливающего сумматора и входами второго блока постоянной памяти, выхо55 ды которого подключены к вторым вхо дам перемножителя, выходы которого соединены с информационными входами второго накапливающего сумматора, третий и четвертый накапливающие сумматоры, тактовые входы которых объединены, выходы третьего накаплийаюдего сумматора соединены с информационными входами четвертого накапливающего* сумматора, выходы которого являются выходами фильтра, о ,т л и лающи й с я тем, что, с целью Повышения быстродействия, в фильтр введены второй блок оперативной памяти, второй и третий регистры, второй Дешифратор, третий блок постоянной памяти, второй модульный сумматор, комбинационный сумматор, четвертый 15 и пятый счет.чики импульсов, блок суммирования и элемент И, первый вход и выход которого подключены соответственно к выходу тактового генератора и счетному входу третьего счетчика импульсов, второй выход первого блока постоянной памяти соединен ф вторым входом элемента И, третий г)ыход первого блока постоянной памяти подключен к тактовому входу блока йуммирования и счетному входу четвертого счетчика импульсов, вход разрешения предустановки которого объединен с тактовым входом второго регистра и подключен к выходу переполнения третьего счетчика импульсов, Цыходы разрядов четвертого счетчика Импульсов соединены с входами второго дешифратора и третьего блока постоянной памяти, первый и вторые Выходы которого подключены соответственно к управляющему входу блока суммирования и первым входам второго модульного сумматора, выход переполнения четвертого счетчика импульсов соединен с тактовыми входами третьих регистра и накапливающего сумматора, входом обнуления блока суммирования И входом пятого счетчика импульсов, выходы которого подключены к вторым входам второго модульного сумматора, выходы которого соединены с адресными входами второго блока оперативной памяти, выход второго дешифратора под ключей к входу блокировки блока суммирования и управляющему входу вто5 рого блока оперативной памяти, выходы которого соединены с информационными входами блока суммирования, выходы которого и выходы второго накапливающего сумматора подключены к ин10 формационным входам соответственно третьего и второго регистров, выходы которых соединены с первыми и вторы ми входами комбинационного сумматора, выходы которого, подключены к информационным входам второго блока оперативной памяти и третьего накапливающего сумматора.

2. Фильтр по п.1, отличаю20 щ и й с я тем, что блок суммирования содержит регистры, сумматор, элемент ЗАПРЕТ, группу элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и формирователь импульсов, вход которого является входом обнуления 25 блока, выход формирователя импульсов подключен к входам обнуления первого и второго регистров, разрешающий и запрещающий входы элемента ЗАПРЕТ являются соответственно тактовым 30 входом и входом блокировки блока, выход элемента ЗАПРЕТ соединен с тактовыми входами регистров, первый и вторые информационные входы второго регистра являются соответственно уп-

35 равняющими и информационными входами блока, первый выход второго регистра подключен к первому входу группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входу переноса сумматора, выходы первого регист· 40 ра соединены с входами первого слагаемого сумматора, вторые выходы второго регистра подключены к вторым входам группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с вхо45 дами второго слагаемого сумматора, выходы которого подключены к информационным входам первого регистра и являются выходами блока.