Трансверсальный фильтр Советский патент 1984 года по МПК H03H15/00 

Изобретение относится к цифровой обработке информации и может быть использовано при построении цифровых трансверсальньгх фильтров в системах с дельта-модуляцией. Известен цифровой трансверсальный фильтр, содержащий аналого-цифровой преобразователь, регистр сдвига, управляемый генератором тактовых импульсов, весовые цепи и сумматор на выходе устройства С13. Недостатком данного фильтра является сложность реализации весовых цепей или операции умножения многоразрядных двоичных числах, что снижает его технологичность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является трансверсальный фильтр, содержащий дельта-модулятор, первый и второй регистры сдвига, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющему входу дельта-модулято ра, интегратор, сумматор и сумматоры по модулю 2, входы которых соединены с соответствующими выходами регистров сдвига, а выходы - с входами сумматора, выход которого подключен к выходу устройства через интегратор а выход дельта-модулятора соединен с входом первого регистра сдвига 2 Недостатком известного фильтра является использование сумматоров по модулю 2 на каждый разряд регистров, что усложняет фильтр, снижает его надежность и затрудняет его микроминиатюризацию. Цель изобретения - повьщ1ени надежности трансверсального фильтра Поставленная цель достигается тем, что в трансверсальный фильтр, содержащий дельта-модулятор, первый и второй регистры сдвига, генератор тактовых импульсов, один из выходов которого подключен к управляющему входу дельта-модулятора, и интегратор , выход которого является выходом, а вход дельта-модулятора входом трансверсального фильтра, введены формирователь импульсов, входы которого подключены к выходам дельта-модулятора, источник постоянного и вращающегося магнитного поля входы управления которого соединены с другим парафазным выходом генерат ра тактовых импульсов, дифференциал ный усилитель и резистивный делитель напряжения, входы которого соединены с первым и вторым выходе. 4 второго регистра сдвига и с входами ди(|)фереициального усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, источник опорного напряжения, включенный между Объединенными первым и вторым выходами первого регистра сдвига и выходом резистивного делителя напряжения, первый и второй генераторы цилиндрических магнитных доменов (ЦМД), которые совместно с первым и ВТ9РЫМ регистрами сдвига выполнены в виде магниторезистивных аппликаций и расположены на магнитооднооской пластине, а входы первого и второго генераторов 1ЩЦ подключены к выходам формирователя импульсов. На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Трансверсальный фильтр содержит дельта-модулятор 1, генератор 2 тактовых импульсов (ГТИ),формирователь 3 импульсов, первый и второй генераторы 4 цилиндрических магнитных доменов (ЦИЦ), первый 5 и второй 6 регистры сдвига ЦМД (магниторезистивные датчики), дифференциальный усилитель (ДУ) 7, интегратор 8, резистивный делитель 9 напряжения, источник 10 опорного напряжения, источник 11 постоянного и вращающегося магнитного поля, входной усилитель-фильтр 12 нижних частот, блок 13 вычитания, компаратор 14,первый ключ 15, интегратор 16, мультивибратор 17, первый триггер 18, второй и третий ключи 19, источник 20 тока, второй и третий триггеры 21, первый и второй усилители 22 мощности и первый и второй параллельные LC-контуры 23. Трансверсальный фильтр работает следующим образом. Входной аналоговый электрический сигнал поступает на вход дельтам6ду/1ятора 1 и преобразуется в дельта-модулированную последовательность импульсов с частотой следования, определяемой ГТИ. Одновременно от ГТИ 2 запускается источник 11 постоянного и вращающегося магнитного поля, частота вращения которого совпадает с частотой дельта-модулированной последовательности. С выхода дельта-модулятора 1 последовательность импульсов с уровнями + поступает в формирователь 3 импульсов, где преобразуется в прямой двоичный код на прямом выходе и в обрат 1ып двоичгшШ код на инверсном вьссоде формиро- Ъателя 3 импульсов. Под действием импульсов тока с выходов формирователя 3 импульсов в генераторах 4 ЦЩ генерируются магнитные, домены, которые под действием вращающегося магнитного поля источника 11 поступают на два регистра 5 и 6 сдвига ЦЩ и синхронно перемещаются по аппликациям этих регистров так, что одному обороту, вращающегося магнитного поля соответствует перемещение доменов на одну аппликацию (один период их структуры). С каждым оборотом поля в регистры 5 и 6 сдвига ЦВД вводятся новые домены (единицы или нули), а все ранее введенные сдвигаются на одну аппликацию вдоль структуры, Пройдя все апщтикации регистров 5 и 6 сдвига ЦМД, домены уничтожаются (стираются) в аннигиляторах ЦМЦ (не показаны), расположенных на выходах этих регистров. Домены, перемещаясь по аппликациям регистров 5 сдвига ЦМД, вызывают приращение сопротивления в маг ниторезистивных датчиках ЦМД этих аппликаций. Поскольку все магниторезистивные датчики первого регистра 5 сдвига ЦВД объединены последовательным соединением в две группы, которые образуют совместно с резистивным делителем 9 напряжения мост, в одну диагональ которого включен источник 10 опорного напряжения, а в другую ДУ 7, то приращение сопротивления какого-либо магниторезистивного датчика при прохождении домена вызывает разбаланс моста и приращение напряжения на выходе ДУ 7, знак которого зависит от того, в какую группу входит магниторезистивный датчик. При нулях во входной информационной последовательности ситуация Нет домена не может повлиять на приращение сопротивления каких-либо датчиков. Чтобы обойти эту трудность, используются две группы дополнительных магниторезистивных датчиков (единичных и нулевых), через которые проходит инвертированная по отношению к вьшерассмотренным магниторезистивным датчикам информационная последовательность на ЦЩ. Ситуация Нет домена для этих 1 4 датчиков эквивалентна ситуации Есть домен. В предлагаемом устройстве одна i группа магниторезистивных датчиков ЦЬЩ образована последовательным соединением магниторезистивных датчиков первого регистра 5 сдвига ЦЩ, которые соответствуют нулевым весам импульсной, характеристики с магниторезистивными датчиками единичных весов второго регистра- 6 сдвига ЦЩ, а другая - последовательным соединением оставшихся датчиков обоих регистров 5 и 6 сдвига ЦЩ. Оба регистра сдвига ЦЩ абсолютно идентичны, т.е. имеют одинаковое число разрядов (аппликаций). Единичные разряды первого регистра 5 сдвига ЦЩ являются также единичными и для второго регистра 6 сдвига, за исключением того, что на вход каждого регистра сдвига ЦЩ поступает последовательность импульсов, инверсная по отношению к другой. .В известных устройствах перемножение двоичных весовых коэффициентов импульсной характеристики фильтра на единичную дельта-модулированную последовательность осуществляется в блоках слежения по модулю 2 со следующим алгоритмом работы (табл. О. Таблица 1 Логически эквивал.ентный алгоитм на базе ЦЩ выглядит слеующим образом (табл.2). сть домен Продолжение табл. 2 В трансверсальном фильтре обе группы магниторезистивных датчиков ЦНЦ образованы таким соединением единичных и нулевых магниторезистивных датчиков регистров 5 и сдвига ЦМД, которое обеспечивает ре зультат, эквивалентный суммированию по модулю 2 и одновременно алгебраическое сложение результатов такого суммирования, т,е. позволяет полностью реализовать формирование дельта-модулированного представлерия отклика фильтра на входной сигнал в соответствии с его импульсной характеристикой. При произвольной импульсной (вес вой) характеристике трансверсальног фильтра количество магниторезистивн датчиков ЦМД в каждой группе одинаково. Включение же этих групп в сме ные плечи мостовой схемы исключает паразитные наводки от вращающегося магнитного поля в каждой группе дат чиков. Первый регистр 5 сдвига ЦМД предназначен для продвижения домено прямого магнитного кода, а второй для обратного. Аппликации регистров 5 и 6 сдвига 1ЩЦ являются магниторезистивными датчиками и поэтому объединены в две группы. Затемненны на чертеже для наглядности аппликации образуют первую группу магниторезистивных датчиков, в которую входят соединенные с помощью тонких токопроводящих перемычек нулевые ап пликации первого регистра 5 сдвига ЦВД и единичные аппликации второго регистра 6 сдвига ЦЩ. Вторая групп магниторезистивных ЦМД датчиков-аппликаций образована соединением ост шихся незатемненных аппликаций. Количество аппликаций регистров 5 и 6 сдвига ЦВД определяется количеством весовых коэффициентов импульсной характеристики трансверсального фнлыра. Генераторы 4 ИЩ на входах обоих регистров 5 л 6 сдвига ЦВД выполнены на токопроводящих петлях, охватывающих первые аппликации указанных регистров сдвига. При подаче на любую из них импульса тока на концах аппликаций генерируется домен Так осу 1ествляется ввод информации в каждом такте работы фильтра. При следующем обороте поля (такте) домены с первых аппликаций передвигаются на соседние первые, а на первых вновь генерируются домены в соответствии с токовыми кодами. Синхронизация ввода преобразованной в домены входной импульсной последовательности в регистры 5 и 6 сдвига ЦВД с вращением магнитного поля осуществляется от ГТИ 2. Источник 11 вырабатывает два сдвинутых на 90 синусоидальных напряжений и содержит триггеры 21, усилители 22 мощности и параллельные LC-контуры 23 с двумя катушками управления в каждом контуре. Генератор 2 тактовых импульсов состоит из мультивибратора 17 и триггера 18. Одному обороту магг нитного поля (периоду синусоиды) соответствуе г один отсчет дельтамодулированной последовательности, поскольку частота синхроимпульсов, поступающих с ГТИ 2 на дельта-модулятор 1,в два раза меньще частоты импульсов мультивибратора 17. Для этого в ГТИ 2 используется триггер 18 со счетным запуском. Дельта-модулятор содержит входной усилитель-фильтр 12 нижних частот, блок 13 вычитания, компаратор 14, ключ 15 и интегратор 16 в цепи обратной связи. Для обеспечения работы траисверсального фильтра используются два парафазных выхода дельта-модулятора 1, на которых импульсные последовательности с уровнями iV взаимнообратны. Это упрощает построение формирователя 3 импульсов, который в этом случае содержит два ключа 19 и источник 20 тока. Использование новой для подобных устройств элементной базы материалов с ЦВД, а также простота реализации алгебраического слежения откликов фильтра на интервале фильтрации и исключение схем слежения

710833448

по модулю 2 выгодно отличаетдения диффузионных процессов при

предпагаемый фильтр от извест-их изготовлении. него.Устройство обладает высокой наИспользование материалов с ЦМД 5ным по энергопотреблению на один

позволяет создать компактные и тех-бит хранимой информации, что позволянологические устройства (до миллионает создавать компактные трансверсальэлементов памяти на площади 1 см)ные фильтры с высокими фильтрующими

с менее сложной по сравнению с полу свойствами (длинной импульсной хапррводниковой микроинтегральной тех- Орактеристики), обладающие высокими

мологиёй, так как не требует прове-технологическими показателями.

дежностью и является внекинкурент

ТРАНеВЕРСАЛЬНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий дельта-модулятор,первый и второй регистры сдвига, генерато тактовых импульсов, один из выходо которого подключен к управляющему входу дельта-модулятора, и интегра тор, выход которого является выходом, а вход дельта-модулятора входом трансверсального фильтра,о тл и.ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены формирователь импульсов, входы которого подключены к выхода дельта-модулятора, источник постоянного и вращающегося магнитного поля, входы управления которого соединены с другим парафаэным выходом генератора тактовых импульсов, дифференциальный усилитель и .резистивный делитель напряжения, входы которого соединены с первым и вторым выходом второго регистра сдвига и с входами дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, источник опорного напряжения,включенный между объединенными первым и вторьм выходами первого регистра сдвига и выходом резистивного делителя напряжения, первый и второй генераторы цилиндрических магнитных доменов (ЦВД),которые совместно с первым и вторым регистрами сдвига выполнены в виде магниторезистивйых аппликаций и расположены на магнитоодноосной пластине, а входы первого и второго генераторов ЦОД подключены к выходам формирователя импульсов.