SU830634A1

SU830634A1 - Цифровой фильтр

Info

Publication number: SU830634A1
Application number: SU782632339A
Authority: SU
Inventors: Владимир Егорович Куконин; Рудольф Францевич Марецкий
Original assignee: Институт технической кибернетики
Priority date: 1978-06-22
Filing date: 1978-06-22
Publication date: 1981-05-15

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-, зовано для фильтрации электрических сигналов. ' j

Известен цифровой фильтр, содержащий блок хранения весовых коэффициентов, запоминающее устройство, блок перемножения, накапливающий сумматор, коммутатор и блок фиксации переполнения (1).

Недостатком этого фильтра является наличие значительного количества сложных электронных узлов.

Известен также цифровой фильтр, содержащий блок дискретизации, анало- ’5 го-цифровой преобразователь, t элементов задержки, I умножителей на постоянный коэффициент, сумматор, преобразователь аналог-частота и счетчик (2] . ²⁰

Поставленная цель достигается тем, что цифровой фильтр, содержащий η последовательно соединенных элементов задержки, вход первого из которых является входом фильтра, η блоков умножения и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами η блоков умножения, при этом выходы элементов задержки подключены к первым входам соответствующих блоков умножения, содержит блок синхронизации и генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен со вторыми входами блоков умножения, первый выход блока синхронизации соединен с первыми управляющими входами элементов задержки и входом генератора пилообразного напряжения, а второй выход блока синхронизации соединен со вторым:: управляющими входами

Однако из-за наличия таких сложных узлов, как аналого-цифровой преобразователь, цифровые элементы задержки, цифровые умножители на постоян25 ный коэффициент и преобразователь аналог-частота, этот фильтр, оказыва-.

ется чрезвычайно сложным.

Цель изобретения - упрощение устройства. 30 элементов задержки.

Кроме того, каждый блок умножения содержит нуль-орган, генератор импульсов и элемент И, при этом первый и второй входы нуль-органа являются соответственно первым и вторым входом блока умножения, выход нуль-органа соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход элемента И является выходом блока умножения. При этом каждый элемент задержки содержит три последовательно соединенных дискретизатора, вход первого из которых является входом элемента, а выход последнего дискретизатора является выходом элемента, управляющие входы нечетных по порядку дискретизаторов являются первым управляющим входом каждого из элемен-. тов, а управляющие входы четных по порядку дискретизаторов являются вторым управляющим входом каждого из элементов.

На фиг. 1 показана блок-схема фильтра; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы.

Цифровой фильтр содержит элемент 1 задержки, включающий дискретизаторы 2-4, умножители 5 и 6 на постоянный коэффициент, включающие нуль-органы 7 и 8, элементы И 9 и 10 и генераторы 11 и 12 импульсов, сумматор 13, генератор 14 пилообразного напряжения, блок 15 синхронизации. На диаграммах-обозначены входной· сигнал 16 (t) , импульсы 17 и 18 на первом и втором выходах блока синхронизации, напряжения 19-21 на выходах первого, второго и третьего дискретизаторов соответственно (фиг. 2). На диаграммах (фиг. 3) обозначены импульсы 22 и 23 на выходах блока синхронизации, напряжение 24 на выходах нуль-органа, выходные напряжения 25-27 нуль-органа, генератора импульсов и элемента И.

Работа фильтра происходит по известному алгоритму для нерекурсивного фильтра:

V_a( КТ )=.£’· а· V, (KT-JT), где У_л (КТ)-входная последовательность; V_a(КТ) - выходная последовательность; а; - весовые коэффициенты.Для реализации этого алгоритма необходима дискретная задержка сигнала и суммиро' вание взвешенных значений задержанного сигнала. В устройстве задержка сигнала осуществляется с помощью элементов 1 задержки, выполненных на дискретизаторах 2-4. Задержка получается потому, что моменты срабатывания четных по порядку дискретизаторов сдвинуты на половину периода дискретизации относительно моментов срабатывания нечетных дискретизаторов (фиг.2). Взвешивание задержанного сигнала осуществляется с помощью умножителей 5 и 6 на постоянный коэффициент,состоящих из нуль-органов 7 и 8, управляемых элементов И 9 и 10 и генераторов 11 и 12 имйульсов. С этой целью амплитуды сигналов на выходах дискретизаторов сначала преобразуются в длительность управляющих импульсов.' Последнее осуществляется с помощью генератора 14 пилообразного напряжения и нуль-органа (фиг.З),

Полученные сигналы открывают элементы И 9 и 10. На входы элементов И поступают импульсы от генераторов 11 и 12, частота следования которых пропорциональна весовым коэффициентам aj. Поскольку длительность управляющих импульсов пропорциональна амплитуде задержанного сигнала, а частота следования импульсов от генератора пропорциональна весовому коэффициенту, то на выходе элемента И образуются пачки импульсов, количество импульсов в которых пропорционально произведению амплитуды задержанного сигнала на соответствующий весовой коэффициент (фиг. 3). Суммирование взвешенных значений задержаннога сигнала осуществляется сумматором 13.

Таким образом, за счет исключения таких сложных узлов, как аналого-цифровой преобразователь, цифровая линия задержки, преобразователь ана-лог-частота, предлагаемое устройство оказывается значительно проще известных. Максимальное значение входного сигнала определяется амплитудой пилообразного напряжения. Стоимость предлагаемого устройства в несколько десятков раз ниже стоимости известных. Изобретение используется при создании бортовой аппаратуры для измерения ускорений автомобилей.

Claims

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть исполь зовано дл фильтрации электрических сигналов, Известен цифровой фильтр, содержа щий блок хранени весовых коэффициен тов, запоминающее устройство, блок перемножени , накапливающий сумматор коммутатор и блок фиксации переполне ни 1. Недостатком этого фильтра вл етс наличие значительного количества сложных электронных узлов. Известен также цифровой фильтр, содержащий блок дискретизации, анало го-цифровой преобразователь, I элементов задержки, I умножителей на посто нный коэффициент, сумматор. преобразователь аналог-частота и сче чик 2 . Однако из-за наличи таких сложных узлов, как аналого-цифровой прео цифровые элементы згшерж разователь, цифровые умножители на посто нки , ный коэффициент и преобразователь анёшог-частота, этот фильтр, оказываетс чрезвычайно сложным. Цель изобретени - упрощение устройства . Поставленна цель достигаетс тем, что цифровой фильтр, содержащий п последовательно соединенных элементов задержки, вход первого из которых вл етс входом фильтра, п блоков умножени и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами п блоков умножени , при этом вькоды элементов задержки подключены к первым входам соответствующих блоков умножени , содержит блок синхронизации и генератор пилообразного напр жени , выход которого соединен со вторымк входгими блоков умножени , первый выход блока синхронизации соединен с первьвФ управл кшими входами элементов задержки и входом генератора пилообразного напр жени , а второй выход блока синхронизации соединен со вторым : управл ющими входами элементов задержки. Кроме того, каждый блок умножени содержит нуль-орган, генератор импульсов и элемент И, при этом первый и второй входы нуль-органа вл ютс соответственно первым и вторым входом блока умножени , выход нуль-органа соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а. выход элемента И вл етс выходом блока умножени . При этом каждый элемент задержки содержит три последова тельно соединенных дискретизатора, вход первого из которых вл етс вхо дом элемента, а выход последнего дис ретизатора вл етс выходом элемента управл ющие входы нечетных по пор дку дискретиэаторов вл ютс первым управл ющим входом каждого из элементов , а управл ющие входы четных по пор дку дискретизаторов вл ютс вторым управл ющим входом каждого из элементов, На фиг, 1 показана блок-схема фильтра; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы. Цифровой фильтр содержит элемент 1 задержки, включающий дискретизаторы 2-4, умножители 5 и 6 на посто нный коэффициент, включающие нуль-органы 7 и 8, элементы И 9 и 10 и генераторы 11 и 12 импульсов, сумматор 13, генератор 14 пилообразного напр жени , блок 15 синхронизации. На диаграммах-обозначены входнойсигнал 16 V (t) , импульсы 17 и 18 на первом и втором выходах блока синхронизации, напр жени 19-21 на выходах первого, второго и третьего дискретизаторов соответственно (фиг. 2). На диаграммах (фиг. 3) обозначены импульсы 22 и 23 на выходах блока синхронизации, напр жение 24 на выходах нуль-органа, выходные напр жени 25-27 нуль-органа, генератора импульсов и элемента И. Работа фильтра происходит по известному алгоритму дл нерекурсивного фильтра Vrj, ( КТ ) .. a,j V, (KT-JT), где V ( КТ)-входна последовательност Vjj (КТ) - выходна последовательность а: - весовые коэффициенты.Дл реали зации этого алгоритма необходима дис кретна задержка сигнала и суммирование взвешенных значений задержанно го сигнала. В устройстве задержка си нала осуществл етс с помощью элемен . тов 1 задержки, выполненных на дискретизаторах 2-4. Задержка получаетс потому, что моменты срабатывани чет ных по пор дку дискретизаторов сдвинуты на половину периода дискретизации относительно моментов срабатывани нечетных дискретизаторов (фиг.2) Взвешивание задержанного сигнала осуществл етс с помощью умножителей 5 и 6 на посто нный коэффициент,состо щих из нуль-органов 7 и 8, управл емых элементов И 9 и 10 и генераторов 11 и 12 импульсов. С этой целью амплитуды сигналов на выходах дискретизаторов сначала преобразуютс в длительность управл ющих импульсов , Последнее осуществл етс с помощью генератора 14 пилообразного напр жени и нуль-органа (фиг.З), Полученные сигналы открывают элементы И 9 и 10. На входы элементов И поступают импульсы от генераторов 11 и 12, частота следовани которых пропорциональна весовым коэффициентам а:. Поскольку длительность управл ющих импульсов пропорциональна амплитуде задержанного сигнала, а частота следовани импульсов от генератора пропорциональна весовому коэффициенту, то на выходе элемента И образуютс пачки импульсов, количество импульсов в которых пропорционально произведению амплитуды задержанного сигнала на соответствующий весовой коэффициент (фиг. 3). Суммирование взвешенных значений задержаннога сигнала осуществл етс .сумматором 13. Таким образом, за счет исключени таких сложных узлов, как аналого-цифровой преобразователь, цифрова лини задержки, преобразователь ана-лог-частота , предлагаемое устройство оказываетс значительно проще известных . Максимальное значение входного сигнала определ етс амплитудой пилообразного напр жени . Стоикюсть предлагаемого устройства в несколько дес тков раз ниже стоимости известных . Изобретение используетс при создании бортовой аппаратуры дл измерени ускорений автомобилей. Формула изобретени 1.Цифровой фильтр, содержащий п последовательно соединенных элементов задержки, вход первого из которых вл етс входом фильтра, п блоков умножени и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами п блоков умножени , при этом выходы элементов задержки подключены к первым входам соответствующих блоков умножени , отличающийс тем, что, с целью упрощени устройства, он содержит блок синхронизации и генератор пилообразного напр жени , выход которого соединен со вторыми входами блоков умножени , первый выход блока синхрониэации соединен с первыми управл ющими входами элементов згщержки и входом генератора пилообразного напр жени , а второй выход блока синхронизации соединен со вторыми управл ющими входами элементов задержки. 2.Фильтр по п. 1, отличающ и и с тем, что каждый блок умножени содержит нуль-орган, генератор импульсов и элемент И, при этом первый и второй входы нуль-органа вл ютс соответственно первым и вторым входами блока умножени , выход нульоргана соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, |
а выход элемента И вл етс , выходом блока умножени .
3. Фильтр по п. 1, отличающийс тем, что каждый элемент задержки содержит три последовательно соединенных дискретиэатора,. вход первого из которых вл етс входом элемента, а выход последнего дискретиэатора вл етс выходом элемента, управл ющие входы нечетных по пор дку дискретиэаторов вл ютс первым управл ющим входом каждого из элементов , а управл ющие входы четных по пор дку дискретизаторов вл ютс вторым управл ющим входом кгикдого иэ элементов,

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 586459, кл. G 06 F 15/34, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР 557372, кл. G 06 F 15/34, 1974

(прототип).

hKAKKKKKKKKKKNNKKKKKKKK

t

-.

fS