TWI261966B - Digital filter device and filtering process method of the same - Google Patents

Description

1261966 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及數位濾波裝置及其濾波處理方法 【先前技術】 5 數位濾、波裝置是將在每個規定的採樣週期所輸入的量 ' 子化位元數份的數位錢作為㈣，通輯應於規定的滤

波係數及濾、波:欠㈣舰處理’進行除去/抽取數位信號所 • 包含的特定的頻率成分。例如，作為數位據波裝置，由HR (Finite Impulse Responce)濾、波器或服（in触e im㈣试 ίο Responce)構成。 然而，數位遽波裝置的傳遞函數H (z) 15 20 ⑴.厂（—1)+1ι(2).Ζυ) + ·.Η(η). ζ 1 —η)”等的濾波係數h( i )〜h(n)和延遲信號ζ 1 一 1)〜Ζ a ( -η)的乘積和運算來表示。因此遽波裝 置多由可進行高速乘積和運算處理的Dsp⑽獅 Proce^O來實施。（· ’參照町赫的專敝獻i)。 第十二圖為由DSP實施的n次IIR濾波器的框圖。如 第十二圖所示’ IIR濾、波器由：係數寄存器9q、93、延 存器91、94、乘法器92、95、加法器96構成。 係數寄存益90疋存儲瀘波係數a〇〜肪的寄存器；係 數寄存器93 7C存儲濾波係數bl〜bn的寄存ϋ。延遲寄存 器91是用於使數位輸入信號χ⑵延遲i個採樣週期的 寄存器；㈣寄存H 94是驗使數位輸人錢γ (z 遲1個採樣週期的寄存器。 5 I261966

10 器92對數位輸入信號χ (z)及由延遲寄存器％ a〇^的以’分別乘以存儲在係數寄存11 9G巾的濾波係數 ^ an ’乘法器95對由延遲寄存器94延遲的信號，分別 ^以存儲在係數寄存器93中的濾波係數心以。加法器 對在乘法器92、95中乘法運算的結果進行加法運算，並 輪出數位輪出信號Y (Z)。 根據以上構成，第十二圖所示的IIR濾波器的傳遞函數 (Z)表示為：“H(Z) = {a0 + a⑴· 1)+··· + Z-(-n) }/ {1 + Μ. z^(_1) + 2 + bn· 、n)丨”。而且，n次FIR濾波器在第十二圖所示合 構成中可表不為不包含涉及數位輸出信號γ(ζ)的遞迴告丨涉及的係數寄存器93、延遲寄存器94、乘法器95的情況 「專利文獻1」 特開2003 — 179466號公報。

20 士然而’由DSP構成第十二騎示的現有的數位滤波敦 置在DSP整個電路規模中，有時乘法器的佔有率約為 等’乘法㈣電路規模與其他電路元件之比極大。例 如’在-般的乘法㈣情況下，由用於生成被乘數資料和 乘數資料的部分積的部分積生成電路；和驗？、加部分積 的加法H實現。在此’由於部分積生成電路及加法器成為 對應於被乘數資料及乘數資料的位元數的電路規模，故卷 增加被乘數資料及乘數資料的位元數時，部分積的數也: 然增加，其結果是，DSP整個電路規模飛躍性地變大。即二 現有的數位濾波裝置因乘法器電路規模的影響，向Dsp等 6 1261966 的集成化困難。 此外，在DSP中，多採職視可適當較存儲在第十 二圖所示的係數寄存器90、93中的濾波係數等、通用性的 構成。但是，在面向特定用途的數位濾波裝置等中，由於 • 5大多基本限定所要求的濾波特性，故缺乏重視通用性的必 . 然性。即，在現有的數位濾波裝置中，存在成為不必要的 冗餘構成的可能性。 參 【發明内容】 1〇 纟要祕解決上述關的本發明，是-種數位濾波裝 置，其中在每個規定週期輸入多位元的數位輸入信號，輸 出作為對上述數位輸入信號輸出執行對應於規定的據波係 數及濾波次數的濾波處理結果的數位輸出信號，其具有： 用於f上述數位輸人信號及/或上述數位輸丨信號根據上述 波人數备上述母個週期依次延遲的延遲處理部；在上 • 紅進位記數的情況下，使上述數位輸入信號及在上述延 ，，理部進彳了處理後的錢下移成為有限小數的上述滤波 =1=小數部中、表* ”位指數的絕對值份的遽波係數 处理邛二和對在上述濾波係數處理部進行處理後的信號作 力去運异，並輸出上述數位輸出信號的加法處理部。 根據本發，可提财需要濾波處理涉及的乘法器且 ^合集成化的數位濾波裝置及其級處理方法。 【實施方式】 1261966 ===數位濾波裝置（硬體構成的情況）=== <概述> 本發明一實施方式涉及的數位濾波裝置由DSP構成 HR濾波器或fir濾波器的任意一個。此外，本發明涉及的 5數位濾波裝置，以面向基本限定濾波特性的特定用途濾波 器為物件。而且，在後述的說明中，作為本發明涉及的數 位濾波裝置，由可進行固定小數點運算的DSP構成IIR濾 波器。 另外，本發明涉及的數位濾波裝置，將用於進行數位 ίο輸入信號及/或延遲信號和濾波係數之間的乘法處理的現有 的乘法器，替換為將後述下移器（401、403、441、443) 及/或延遲信號直接反轉並傳輸的後述信號線（445、448)。 再者，當構成本發明涉及的數位濾波裝置之時，為了 將數位輸入信號及/或延遲信號和濾波係數之間的乘法運算 15處理特別替換為下移處理，在數位濾波裝置中處理的濾波 係數，在二進位記數中必須為有限小數。 因此’在將濾波係數用二進位記數為有限小數的限制 條件下，根據執行數位濾波器設計用仿真時的仿真結果， 決定滿足濾波器特性要求規範的濾波係數及濾波次數。而 2〇且，所謂的濾波器特性要求規範，例如在BPF(Band Pass Filter)的情況下，由表示頻率特性的尖峰陡度的Q值、或截 止頻率、或中心頻率、衰減特性一6dB/oct等設定。 以下，根據預先決定的濾波係數及濾波次數，將用現 有的乘法器構成的濾波器模型稱之為“簡易模型”。而 8 !261966 且’在本發明中’依據該簡易模型，實際構成不需要乘法 器的數位濾波裝置。 <向LPF的應用例〉 <<替換為下移處理等》 5 根據第一圖至第三圖，作為本發明-實施方式涉及的 數位濾波裝置，以由1次IIR濾波器構成lpf (L〇w pass Filter)的情況為例進行說明。而且，作為該LpF的規範， 設量子化位元數為16位元、採樣頻率Fs為22 〇5Hz、截止 頻率為1kHz。 10 首先，第二圖為預先求出的1次IIR濾波器的簡易模 型。而且，在該簡易模型中，係數寄存器9〇、93、延遲寄 存器91、94、乘法器92、95、加法器96與第十二圖所示 的現有構成的情況相同。並且，該簡易模型的傳遞函數Η (Ζ)可表示為 “H(Z) = {a0 + a(l) · （一1) } / is Π + b卜 Z a (— 1 ) } ”。此外，濾波係數 a〇、al、μ 如第一圖所示，在用十進位記數時分別為“〇 125” 、 “0·125” 、“0.75” ，資料長度在用8位元的二進位記數 時為有限小數。 在此，濾波係數a0、al資料長度用8位元的二進位記 20數為“0.0010000”。因此，數位輸入信號X(Z)和濾波係 數a0在乘法器92a中的乘法處理，以及延遲1個採樣週期 的數位輸入信號X (Z)和濾波係數al在乘法器92b中的 乘法處理，可替換為以濾波係數a0、al的小數部中表示 “Γ的位的“2”為底的指數“一3”的絕對值“3”的位 9 1261966 數、進行下移的處理。 此外，濾波係數bl資料長度用8位元的二進位f己數 “0.1100000” 。因此，延遲1個採樣週期的數位輸出信號 γ (Z)和濾波係數bl在乘法器95中的乘法處理，可替^ 5為以濾波係數bl的小數部中表示“Γ的位的以“2” 的指數“一1”及“一2”的絕對值“1”及“2”的位^ 進行下移的處理。即，並行處理1位下移和2位下移。 # «硬體構成》 因此，由本發明涉及的1次IIR濾波器實現的LPF成 W為第三圖所示的構成。也就是說，丨次^尺濾波器由：延遲 寄存器400、402 (‘‘延遲處理部，，）；和下移寄存器4〇卜 4〇3 (濾波係數處理部）；和加法器404 ( “加法處理 部”）構成。 ，延遲寄存器400是用於使數位輸入信號χ (z)延遲工 I5個採樣週期的寄存器；延遲寄存器搬是用於使數位輸出 • 信號Y(Z)延遲1個採樣週期的寄存器。加法器404對在 了移器40卜403中分別進行下移處理的信號作加法運算， 亚將其加法運算結果作為數位輸出雜γ⑻輸出。 下移器401a根據濾波係數吣使數位輸入信號χ (ζ) 〇下移3位，下移為401b根據濾波係數al使由延遲寄存器 400延遲1個採樣週期的數位輸入信號X⑵下移3位。 =外，下移寄存器403a、b根據遽波係數bl將由延遲寄存 為402延遲了 1個採樣週期的數位輸出信號Y(Z)進行下 移1位和下移2位的並行處理。 1261966 ^外’移位寄存器姻、4〇3基本上可由16位的移位 可存為構成，但對於下移器401b、403a、403b，希望通過 f存儲於延遲寄存器、術中的數位輸入信號X(Z)、 數位輸出信號γ⑻的16位中、最下位的LSB (Least gnificant Bit)除去進行下移的位數而進行下移。例如， 下移寄存裔401b通過取得相當於存儲於延遲寄存器4〇〇的 位几數位輸人信號χ⑺中、16位和進行下移的3位 • 凡之，的局位13位兀’而進行下移3位。這樣，與由移位 寄存器構成下移器401b、403a、403b的情況相比，可在抑 10制電路規模增大化的同時實現下移。 讀，本發明涉及的1二欠IIR濾波器在濾波係數處理 中，採用的不是現有的乘法器，而是下移器401、403。在 此，下移器401、403在與現有的乘法器相比較時，由於不 伴隨部分積的累加運算等複雜處理，只進行下移處理，故 15用極小的電路規模即可。因此，根據本發明，可提供適於 _ 集成化的上述1次IIR濾波器等的數位濾波裝置。 〈向BPF的應用例〉 «替換為下移處理等》 根據第四圖至第十圖，作為本發明一實施方式涉及的 20數位濾波裝置，以由2次IIR濾波器構成BpF的情況為例 進行說明。而且，作為2次BPF的要求規範，量子化位元 數為16位元、採樣頻率Fs為11kHz。此外，BPF的中心 頻率在各自以一種意義確定的〇.78kHz、l,〇〇kHz、1.20kHz 個頻率中，可任選其中之一。 11 1261966 首先，第六圖為本發明涉及的2次IIR濾波器的現有構 成。而且在第六圖所示的現有構成中，係數寄存器90、93、 延遲寄存器91、94、乘法器92、95、加法器96當然與第 十二圖所示的内容相同。並且，該BPF的傳遞函數Η (z) 5 可表示為：“H(Z) = {aO + a(l)· Ζ1 —i)+a(2)· ： Z 一（ -2) } / { 1 + bl· Z 1 - 1) +b2· Z U) }，，〇 此外’中心頻率分別為0.78kHz、1.00kHz、1.20kHz時的濾 ⑩ 波係數a0、M、a2、Μ、b2及Q，例如為第四圖所示的值。 但是’第四圖所示的濾、波係數a〇、al、a2、bi、b2為 i〇十進位纪數的值，在變換為二進位記數的情況下，不是有 限小數，而是無限小數。因此，根據數位濾波器設計用仿 真的執行結果，決定濾波係數a〇、al、a2、Μ、b2在二進 位記數時成為有限小數的簡易模型。第七圖表示其簡易模 型的構成，第五圖表示其簡易模型中的濾波係數a〇、al、 15 a2、b 卜 b2 〇 φ 在此’根據第八圖，在第七圖所示的簡易模型中，對 濾波係數a0、a2、b2相關的乘法處理向下移處理的替換等 進行說明。而且，因為濾波係數al是“〇，，，故不需要信 就線自身’因此省略說明。此外，濾波係數a〇、a2、b2在 20中心頻率分別為0.78kHz、1.01kHz、1.20kHz時，具有共同 的值。 首先’濾波係數a0以十進位記數而成為“〇125”，資 料長度以8位元的二進位記數，成為“〇 〇〇1〇〇〇〇”。由此， 對數位輸入信號X (Z)和濾波係數a〇在乘法器92a中的 12 1261966 乘法=處f ’可替換為以濾波係數相小數部分中、表 不1位的2”為底的指數“ —3 份進行下移的處理。 以對值3位數 遽波絲a2財進位記數，成為“―Q i25”。在此， 5长反2位§己數以十進位記數而成為負的數時，進行2的 求反艾換。以十進位記數“―〇 125”的2的求 通過將絕對值“η 1%，，^ 交換疋 韓，的二進位記數“0.0010000”位反 轉後的最低位位娜加“1”二實現的。因 • 25 的 2 的補數為 “1.1110000”。 輸入xt遲寄存器91a、b延遲2個採樣週期的數位 σ & 和濾波係數a2在乘法器92e中的乘法處 Ξ1Ϊ ^ μ執行與遽波係數ao時相同的3位下移處 U轉處理和加“Γ處理的2的求反變換處理。 A、根據—〇·125” 的 2 的補數 “ΙΗΙΟΟΟΟ”，延 15千則木樣週期的數位輸入信號x(z)和減波 <<：Γ ^ —=。/tT移處理、2钉移處理和3位下移處理的並 ^ 一疋"亥情況下，由於增加了必要的下移器數量， 20】路規模增大，故最好採用上述向2的求反變換處理的替 、由於濾波倾b2lx十進位記數而成為“ 一 0.9375” ， '行2的求反變換。以十進位記數“一0.9375”的2的求 換’是通過使絕對值“ _5”的二進位記數 1111〇〇() #反轉，並對位反轉後的最低位位LSB加 13 1261966 “1”而實現的。因此’ “一〇.9375”的2的補數成為整數 部為―1”的帶小數的“1.0001000，，。 因此，由延遲寄存器94a、94b延遲2個採樣週期的數 位輸出信號γ (z)和濾波係數b2在乘法器95b中的乘法 5處理可替換為下述並行處理：相當於“ ，轉處理及 2的求反變換㈣“Γ的加法處理；下移以濾波係數b2 的2的補數記數的小數部分中、表示“1”位的“2，，為底 • 的指數“一4”的絕對值“4”的位數的處理。 或者，延遲2個採樣週期的數位輸出信號γ (z)和漁 u)波係數b2在乘法器95b中的乘法處理，也可替換為依次執 行下述處理的2的求反變換處理：丨位下移處理、2位下移 處理' 3位下移處理、4位下移處理的並行處理；各下移後 的位反轉處理；和加“丨”處理。但是，此時由於增加了必 要的下移ϋ數量，電路規模增大，故最好採用向相當於上 15述“一1’’的反轉處理和4位下移處理的並行處理的替換。 • /其次，根據第九圖，對第七圖所示的簡易模型中向濾 波係數bl相關的乘法處理的下移處理等的替換進行說明。 =且，濾波係數bi在中心頻率為0 78kHz時十進位記數為 1·75’，為1.01kHz時十進位記數為“ 1 625，，，為12〇脱 2〇 4十進位圮數為丨5 ，各為不同的值。因此，由於各整 數部為“Γ的帶小數，故在第七圖所示的簡易模型中，在 L遲寄存裔94a中除了進行延遲1個採樣週期的數位輸出 信號γ (z)和存儲在係數寄存器93a的濾波係數Μ的小 數部分的乘法運算的乘法器95a以外，在延遲寄存器94a 1261966 中還有將延遲】個採樣週期的數位 =法=的信號線。該信號線相當於濾波係數^ 數為 二進位記數料“〇」__，，。長度為8位元的 數位輸出錢Y(Z)和濾波絲b=’延遲1個採樣週期 中的3=:替^表示觀係數bi的小數部 1位的2為底的指數“〜丨”月“一9,， ”位二2 #位數份的處理。即，並行處理1位下^ ，，而且，在後述的控制寄存器中，將該狀 15 20 的-、+ 〇 · 25進行資料長度為8位元 刪娜，。因此，乘法器95a中的 :法處理’可替換為i位下移和 且，在後述的控制寄存器携中，將該狀態表示Γ4而 位=1卜樣滤波係數bl在中心頻率為時十進 的tt LV將小數部“0·5’，進行資料長度為8位元 位讀㈣”。因此，乘法器95a中的 切換可替換為1位下移。而且’在後述的滤波係數 # 的構成上’將1位下移替換為2位下移的並列 =⑴並且’在後述的控制寄存器45〇中，將該狀態表示 15 1261966 <<:硬體構成》 斤因此，由本發明涉及的2次IIR濾波器實現的BPF呈 =第=圖所示的構成。也就是說，2次IIR濾波器由：延遲 可存态440、442( “延遲處理部”）、下移器44卜443( “濾 波係數處理部”）、加法器444 ( “加法處理部”）、2: 補，變換處理用反相器元件446、規定的濾波係數的整數部 =當=“Γ時的信號線445、規定的濾波係數的整數部相 當於“〜1”時的反相器元件447及信號線448、用於同時 進仃2的補數變換時的位反轉後的加“丨，，的通用寄存器 449和控制寄存器45〇、解碼器451、濾波係數切換部Μ】 構成。 延遲寄存器440a是用於使數位輸入信號χ(ζ)延遲i 個採樣週期的寄存器；延遲寄存器4働是用於使在延遲寄 存器44〇a中延遲後的數位輸入信號χ (z)進一步延^ I5個採樣週期的寄存器。 • 而且，延遲寄存器442&是用於使數位輸出信號γ(ζ) 延遲1個採樣週期的寄存器；延遲寄存器442b是用於使在 延遲寄存器442a中延遲後的數位輸出信號γ (z)進一 + 延遲1個採樣週期的寄存器。 / 下移441a根據濾波係數，使數位輸入信號X (z) 下移3位，下移為441b根據濾波係數a2，使由延遲寄存器 〇a 440b延遲2個採樣週期的數位輸入信號χ (2)下移 3位。 亚且，濾波係數a2的處理如前所述，為了在3位下移 1261966 後進行2的補數變換，依:欠執行位反轉處理和加“1”處 ^古由此i在下移器4411?和加法器444之間的信號線上， °又、、反相☆ 70件446，以用於位反轉處理。另外，此時的2 的補數I：換用的加i”處理，通過從通用 4 輯值“2”提供給加法器444而進行。 下移器443a、443b、443c使第九圖所示的濾波係數Μ 相關的下移進行，並提供給濾波係數切換部松。滤波係數

10 15 刀換。Μ52具有2個開關swi ' SW2，根據作為bpf的3 種中。頻率（〇 78kHz、1〇蘭2、i施出），在開關I卜 SW2的各自中選擇下移器443a、443b、443c其中之-。而 ^ ’由削f撕、隨分別選擇的下移處理後的信號被提 供給加法器444。 並且，渡波係數切換部452中的開關_、SW2的切 換控制由控制寄存器45〇和解碼器451進行。控制寄存器 450如第九圖所示’被設絲下述之一：BpF的中心頻率為 〇:細2時的，BPF財心解為丨顧Hz、時的 1〇、BPF的中心頻率為1.20kHz時的“01”。而且， 解碼器451通過分析存儲在控制寄存器中的2位元， ，開關SW卜SW2的切換控_控繼號提供給濾波係數 切換部452。 存 制 開 例如，在中心頻率實現〇.78kHz的BPF時在控制寄 !! 450中設定“11” °而且，解碼器451根據設定於控 态450中的11 ，將用於開關SW1選擇下移器443a、 關SW2 ϋ擇下移器443b的控制信號提供給濾波係數切 20 I261966 換部452。其結果，在遽波係數切換部452中，選擇由下移 器443a進行過1位元下移處理的信號和由下移器443b進 行過2位元下移處理的信號，提供給加法器444。 下移裔443d根據濾波係數b2的小數部，使由延遲寄 5存器442a、442b延遲2個採樣週期的數位輸出信號γ (z) 下移4位。此外，反相器元件447根據濾波係數b2的整數 部“一 Γ ，使由延遲寄存器442a、442b延遲2個採樣週 φ 期的數位輸出信號y (z)進行反轉處理。而且，該反轉處 理後的信號通過信號線448提供給加法器444。再者，該情 況下的、用於2的補數變換的加“Γ處理，通過由通用^ 存器449將邏輯值“2”提供給加法器444進行。 ° 即’濾波係數b2相關的處理，通過並行進行下移界 443d中的4位下移處理和反相器元件447中的反轉處理而 實現。 15 通用寄存器449是為了使濾波係數a2及b2中的2的 _ 補數變換處理時進行的位反轉後的加“Γ運算在加法器 444中匯總進行而設定的寄存器。即，在通用;存器 中，預先設定邏輯值“2” ，通過將該邏輯值“2，，提供給 加法器444,從而可同時完成濾波係數心及以中的2的補 .20數變換用的加“Γ運算。 這樣，本發明涉及的2次HR遽波器，在滤波係數的處 理中，不用現有的乘法器，而是採用下移器441、443。在 此，下移器441、443與現有的乘法器相比時，由於不會帶 來部分積的累加運算等複雜的處理，而只進行下移處二， 1261966 故用極小的電路規模即可。由此，根據本發明，可提供適 於集成化的、上述2次IIR濾波器等的數位濾波裝置。 ===數位濾波裝置（軟體構成的情況）二== 5 在本發明涉及的數位濾波裝置中，可用軟體實現濾波 係數處理相關的下移處理及加法處理。 例如，考慮進行用十進位記數延遲信號“〜〇 5，，和用 • 十進位記數濾波係數“〇·6”的乘法運算處理“〜05χ α6 =一0.3”的情況。而且，由於延遲信號“―〇·5，，用2的補 Κ)數及16進制記數為“C0 (h)，，，濾波係數“〇 6”用2的 補數及16進制記數為“6〇⑴”，故乘法運算處理 〇·5χ 0.6 〇·3可用2的補數及16進制記數為“c〇⑴ x 60 (h) =d〇 (h)，，。 隹此，濾波係數 15 20 一 k …J π貝竹长度為8位 Λ兀進位記數為“ 0.1100_ = (U__ + 0.0100000 ，故濾波係數 “60 Ch)，，的 理對應於‘‘請嶋。”的立通過並行處

‘由此，由於1位算術下移後的延遲信號“C0 (h)，，A “E〇⑴，，’2位算術下移後的延遲信 (h ” J “即⑴”，故“c〇⑴x60(h)”可由；h為 F0 (h) ’’的加法運算來實現。 （h) + 這檢自於以异術下移+加法 一 理組合可進行濾波處理，故不基本的運算處 故不兩要能進行固定小數點運算 19 1261966 的乘法為或DSP等特別的配置，只需利用微型電腦具有的 通用ALU (AnthmedcLogicUmt)功能就足夠了。在此， 在瓜的控制系統中5 DSP是與微型電腦組合構成的，但 由於通過採用本發明涉及的濾波處理，而在該控制系統中 不需要DSP或可極性固定小數料算的雜器，故這 降低電路規模。 • ===伺服控制用濾波器=== 就對於具有光碟再生裝置的伺服控制系統的伺服等化 …器或其增益調整用濾波器適用本發明涉及的數位減波 =實施例進行制。第十—圖為包含本發明涉及的數位濾 ’裝置的ΐ碟再生裝置中的伺服控㈣統的系統構成圖。 一光拾益20具有鐳射元件、光檢測器、物鏡等（均未圖 不）’為利用由錯射元件經物鏡射出的鐘射進行記錄在光 15碟Η)上的資訊的讀出或寫入的電子零件。而且，從錯$ 的鐳射由光碟1G的記錄面反射後，可在光檢測器中 的# A1130是通過對由光拾112G的光檢_檢測出 > Ϊ2ΓΓΓ定放大倍數進行放大而進行RF信號生 邱進Γ解二：RF传號通過由DSP40所具有的解碼處理 二:！"處再生記錄在光碟ig上的資訊。並且， ,、、、'·s °、σ虎寺伺服控制信號的伺服控制信號生成部31。 在此，所謂的跟縱錯誤信號是在讀出記錄在光碟10上 20 1261966 的目標磁執上的資訊時，用於使從光拾器20射出的鐘射追 隨目標磁轨的跟蹤伺服控制中使用的控制信號。另外，所 明的♦焦錯決L 5虎疋用於使光拾器20的物鏡的聚焦位置對 準光碟10上的記錄面的聚焦伺服控制中使用的控制信號。 5 DSP40進行數位伺服功能或編碼/解碼處理功能等這些 光碟用數位#號處理。而且’ DSP40在數位伺服功能中， 特別具有：用於將由伺服控制信號生成部31生成的類比伺 參 服控制信號變換為數位信號的A/D變換器41 ;為了實現伺 服控制穩定化而進行A/D變換後的伺服控制信號的增益調 ίο整或相位補償等波形整形的伺服等化器42 ;和將增益、相 位補償後的數位伺服控制信號再次變換為類比信號的D/A 變換器43。 此外，由D/A變換器43變換為類比信號的伺服控制信 號’通過提供給伺服驅動器50,從而對光拾器2〇進行跟蹤 I5伺服控制和聚焦飼服控制。而且，微型電腦管理包含第 φ 十一圖所示的伺服控制的整個光碟再生裝置的控制。 在此，伺服等化器42在低頻帶，為了吸收伴隨光拾器 20自身大的變化的伺服控制信號的變化部分而設定高增 • 益；在中頻帶（1kHz附近），為了除去因光碟上的損 2〇傷而引起的伺服控制信號的變化部分而設定低增益；在高 頻帶，為了提高對應于跟蹤時的微小變化的跟蹤性而設定 高增益。即，伺服等化器42成為不讓中頻帶信號通過的 BEF (Band Elimination Filter)形態。 此外5伺服等化器42的頻率特性可通過採用干擾發生 1261966 咨7〇及BPF44而在設計時預先確定。例如，干擾發生器 7士〇發生敝的試驗用Sm波並提供給鳩變換器41。此 A田/D變換器41的輸出成為對A/D變換後的伺服控制信 號重® 了相當於1kHz的Sin波的數位信號的狀態。聊44 5提供該A/D «換器41的輸出，在抽取·z的頻率成分的 :_檢_率成分的增益。也就是說，舰等化器42的頻 率特性是根據由該_44檢測出_率成分的增益而預先 φ 設定的。 在此，本發明涉及的數位濾波裝置可在作為伺服等化 10态42的BEF或伺服等化器42的增益設定用BPF44中採 用。由此，因在伺服等化器42或BPF44的濾波係數的處理 中，不需要現有的乘法器，故可抑制DSP40電路規模的擴 大化。即，根據本發明，可提供適於DSP4〇等的集成化的 數位濾波裝置。 15 以上，雖然對本實施方式進行了說明，但上述實施例 • 是為了易於理解本發明，而並非用於限定、解釋本發明。 本發明不脫離其宗旨，在得以變更/改良的同時，在本發明 中也包含其等價物。 22 1261966 【圖式簡單說明】 第-®是朗本發明-實施料涉及的數位毅 的構成方法的圖。 第二圖是說明本發明-實施方式涉及的簡易模型的框 圖〇 第二圖是本發明一實施方式涉及的數位遽波裝置的框 圖〇 第四圖是說明本發明-實施方式涉及的數位遽波裝置 的構成方法的圖。 10 帛五®是㈣本發明—實施方式涉及的數位毅裝置 的構成方法的圖。 第六圖是說明本發明一實施方式涉及的數位濾波裝置 的現有構成的框圖。 第七圖是說明本發明一實施方式涉及的簡易模型的框 15 圖。 第八圖是說明本發明一實施方式涉及的數位濾波裝置 的構成方法的圖。 第九圖是說明本發明一實施方式涉及的數位濾波裝置 的構成方法的圖。 2〇 第十圖是本發明一實施方式涉及的數位濾波裝置的框 圖。 第十一圖是包含本發明一實施方式涉及的數位濾波裝 置的光碟再生裝置中的伺服控制系統的系統構成圖。 第十二圖是現有的數位濾波裝置的框圖。 23 1261966 主要元件符號說明】 10光碟 20光拾器 30RF放大器 31伺服控制信號生成部 40 DSP ( Digital Signal Processor)

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41 A/D變換器 43 D/A變換器 400、402延遲寄存器 404加法器 440、441下移器 444加法器 446、447反相器元件 448信號線 450控制寄存器 451解碼器 50伺服驅動器 60微型電腦 70干擾發生器 90、 93係數寄存器 91、 94延遲寄存器 92、 95乘法器 96加法器 42伺服等化器 44 BPF(Band Pass Filter) 401、403下移器 442、443延遲寄存器 445信號線 449通用寄存器 452濾波係數切換部 24 20

Claims (1)

1261966 十、申請專利範圍： l -種數位濾波裝置，其中在每個蚊週期輸入多位 數子輸入仏虎，輸出作為對所述數位輸入信號執行規定的 濾波係數及濾波次數對應的濾波處理的結果的數位輸出信 號，其特徵在於，具有： 0 5 _所述紐讀，使所述触輸人錢及/或所述輸 :出信號在每個所述週期依次進行延遲的延遲處理部； 用於使所述触輸人錢及㈣述延魏理部處理後 籲的信號下移以二進位記數時成為有限小數的所述濾波係數 的小數。p中表示1位指婁丈的絕對值份的濾波係數處理 10 部；和 對由所述濾波係數處理部進行處理後的信號作加法運 异，並將遠加法運算結果作為所述數位輸出信號而輸出的 加法處理部。 2·依據申請專利範圍第i項所述的數位濾波裝置，其 is 特徵在於， • 所述濾波係數處理部在所述濾波係數是具有“Γ或 “一1”的整數部的帶小數的情況下， 在所述整數部為Γ時，將所述數位輸入信號及/或所 述數位輸出信號直接提供給所述加法處理部； '20 在所述整數部為1”時，將所述數位輸入信號及/ 或所述數位輸出信號反轉並提供給所述加法處理部。 3·依據申請專利範圍第1項所述的數位濾波裝置，其 特徵在於， 所述濾波係數處理部在所述濾波係數為負時，根據2 25 1261966 2的補數變換後的所 位多的一方進行所述 的補數變換前的所述濾波係數位列或 述遽波係數的位列中、小數部中“ 1，， 下移。 濾波裝置，其 4·依據申請專利範圍第丨項所述的數位 特徵在於， 所述延親理部是絲個所述週期保持所述數位輪入 4a號及/或所述數位輸出信號的寄存器； ， 所述濾、波係數處理部通過在存儲於所述寄存器中 述數位輸人信號及/或所述触輸㈣號巾取得相去於 述多位和所述指數的絕對值份的位元之差的高_:而 行所述下移。 5. 依據申請專利範圍第1項所述的數位渡波裝 特徵在於， 置，其 具有在可選擇多個對應於規定的所述濾波次數的所述 ^濾波係數時’用於切換按每個所述多個澹波係數進行設定 φ 的多個所述濾波係數處理部的係數切換部。 6·依據巾請專職圍第1項所述的數位濾波裝置，盆 特徵在於， 所述加法處理部對於在對負的所述濾波係數進行2的 加補數變換時進行的位反轉後的加“丨，，運算，將所述負的濾 波係數的數份的所述加“Γ運算匯總進行。 7·依據申明專利範圍第1項所述的數位濾波裝置，其 特徵在於， “ 是在光碟再生裝置中進行伺服控制信號的波形整形用 26 I261966 的伺服等化器中採用的濾波器。 8·種濾波處理方法，其是在每個規定週期輸入多位 數子輸入t號，輸出作為對所述數位輸入信號執行規定的 濾波係數及濾波次數對應的濾波處理的結果的數位輸出信 5號的數位濾波裝置中的濾波處理方法，其特徵在於，具有： 根據所述濾波次數，使所述數位輸入信號及/或所述數 位輸出信號在所述每個週期依次延遲的工序； 使所述數位輸入信號及在所述延遲處理部進行所述依 次處理後的信號下移以所述二進位記數的情況下成為有限 ⑺小數的所述濾波係數的小數部中、表示“丨”位指數的絕 值份的工序；和 對所述下移後的信號作加法運算，並將該加法運算梦 果作為所述數位輸出信號輸出的工序。 °

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