Цифровой фильтр Советский патент 1981 года по МПК H03H17/06 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в измерительной аппаратуре для выделения импульсов, длительность ко торых задается цифровым кодом..Известен цифровой фильтр tl, содержащий одновибратор и элементы И-НЕ Недостатком устройства являются огра-ниченные функциональные возможности вследствие отсутствия регулирования полос пропускания. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изо ретению является цифровой фильтр .2 содержащий генератор импульсов, делители с переменным коэффициеятом деления, дифференцирующую цепь, элементы И и одновибратор. Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности. Кроме того, параметры импульсов на выходе цифрового фильтра определяются но соответствующими характеристиками входных импульсов, а способом технической реализации дифференцирующей цепи. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет регулирования полосы пропускания фильтра. Эта цель достигается тем, что в цифровой фильтр, содержащий генератор импульсов, дифференцирующую цепь, делитель частоты, элемент И, выход которого соединен со счетным входом делителя частоты, первый установочный вход которого является установочным входом фильтра, прямой выход делителя частоты соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, вход дифференцирующей цепи является информационным входом фильтра, введены дешифратор, регистр сдвига, триггер, первый и второй элементы НЕ, элемент 2И-ИЛИ, выход которого соединен с первым установочным входом регистра сдвига, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора импульсов. Второй установочный вход регистра сдвига соединен с выходом дешифратора, вход которого является установочным входом фильтра. Выход старшего разряда регистра сдвига является выходом фильтра. Информационный вход фильтра подключен к информационному входу младшего разряда регистра сдвига и ко входу первого элемента НЕ, выход которого соединен с входом синхронизации триггера и со вторым установочным входом делителя частоты, инверсный и прямой выходы ко торого соединены соответственно с пер вым входом элемента 2И-ИЛИ и с информационным входом триггера, установочный вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепи, а выход триггера соединен со вторым входом элемента 2И-ИЛИ, третий вход .которого соединен с выходом второго элемента НЕ. Вход второго элемента НЕ и четвер тый входэлемента 2И-ИЛИ являются вхо дом выбора фильтра. На чертеже изображена структурная схема цифрового фильтра. Цифровой фильтр содержит генератор импульсов 1, делитель с переменным коэффициентом деления 2, элемент И .3 триггер i, элемент 2И-ИЛИ 5, регистр сдвига 6, элементы НЕ 7 и 9, дифференцирующую цепь 8 и дешифратор 10. Цифровой фильтр работает следующим образом. При работе в режиме фильтра нижних частот на вход инвертора 7 подается логический нуль. На установочный вход делителя 2 подан цифровой код, соответствующий частоте среза фильтра ниж них частот при определенной частоте квантования генератора 1. На вычитаю щий вход делителя 2 через элемент И 3 подается тактовая последовательност с генератора 1. Исследуемый импульс, пришедший на вход цифрового фильтра, через инвертор 9 разрешает работу де лителя 2 Одновременно тактовая после довательность, приходящая на счетный вход сдвигового регистра,переписывает содержимое информационного входа, куда приходит исследуемый импульс. Из переднего фронта входного импульса дифференцирующая цепь 8 формирует короткий импульс, устанавливая на Прямом выходе триггера k низкий уровень. Делитель 2 считает импульсы ге нератора, поступающие через элемент И 3 до тех пор, пока их число не ста ет равным числу, записанному в виде ислового кода на установочных входах елителя 2. После этого на прямом ыходе последнего установится логиеский О, запрещающий прохождения мпульсов с генератора 1 через элеент И 3. Процесс происходит таким бразом, если длительность входного мпульса ty И период следования импульсов с генератора 1 , К - число импульсов, .соответствующее коэффициенту деления делителя 2, Задний фронт информационного импульса, поступая на С-вход триггера переписывает на прямой выход инормацию с D-входа, в данном случае подтверждая нулевой потенциал на прямом выходе триггера 4 и, соответственно нулевой потенциал на R-входах первых К триггеров регистра 6, т.е. информация, записанная в первых К три1 герах регистра 6,сохраняется и поступает на выход цифрового фильтра через время, равное М , (i) где tj время задержки входного импульсаМ - число разрядов сдвигового регистра. Если же длительность входного импульса,(2,) то к моменту окончания исследуемого импульса на прямом выходе делителя 2 останется высокий уровень, задний фронт информационного импульса опрокинет триггер k и установит на R входах первых К триггеров сдвигового регистра высокий потенциал, что приведет к записи нулей в первых К триггерах регистра 6, т.е. импульс, длительность которого не отвечает условию (1), на выход цифрового фильтра не поступает. При работе цифрового фильтра в режиме фильтра верхних частот (что соответствует подаче на вход инвертора 7 логической 1) с приходом на вход цифрового фильтра исследуемого импульса на вход делителя 2 также начинают поступать тактовые импульсы с генератора 1 через элемент И 3. Однако 8 данном случае, если длительность

исследуемого импульса удовлетворяет условию (1), то. по окончании интервала времени -t , равного

Ь-То,

на инверсном входе делителя 2 установится высокий потенциал и с выхода элемента И-ИЛИ 5 на U -входах первых К триггеров регистра сдвига также установится высокий потенциал, что приводит к стиранию ранее записанной информации, т.е. импульс такой длительности на выход цифрового фильтра не поступает.

Если же длительность исследуемого импульса удовлетворяет условию (З), то за время, равное длительности импульса i , обнуление делителя 2 не произойдет, т.е. не произойдет стирания ранее записанной информации в регистре 6. В результате через интервал времени информация об исследуемом импульсе появится на выходе цифрового фильтра.

Изменения частотного диапазона цифрового фильтра можно достичь либо изменением цифрового кода на входе делителя 2, либо сменой частоты генератора (возможно одновременное изменение). При смене цифрового кода на входе делителя 2 меняется и количество триггеров в регистре 6, содержимое которых можно стереть установкой 1 по R -входу регистра 6.

Цифровой фильтр может быть использован как фильтр нижних частот или как фильтр верхних частот. При этом сохраняется соответствие параметров импульсов на выходе фильтра соответствующим параметром входных импульсов

Формула изобретения

Цифровой фильтр, содержащий генератор импульсов, дифференцирующую цепь, делитель частоты, элемент И, выход которого соединен со счетным входом делителя частоты, первый установочный

ВХОД которого явля;ещ 5я у с-т-анавочмым входом ьт;|Э:ал,, при. .эядам пряад® делителя частотны сойда-не1Н с шервы-м входом элемента И, второй аход которого подключен к выходу генератора импульсов, вход диффйй нШРМЩЦей цепи является информац-ионктж В9«е)зцом , отличающийся тем, что, с целью расширения его }5ункциональных возможностей 3g регулирования полосы пропуекания, в него введены дешифратор, регистр сдвига, триггер, первый и второй элементы НЕ, элемент 2И-ИЛИ, выход которого соединен с первым установочным входом регистра сдвига, вход си1нхрсм;{из ии которого соединен с дыхед генератора импульсов, при этом втюрой установочный вход регистра сдвига соеди- нен с выходом дешифраторе, (эд которого является ycTaH@ew4H M фильтра, выход ста шшдай стра сдвига -ядаляй-т щ информаэдионнвГй .к(1:1ючен

к ИНфор;мац1ИОнно;му -, ||Щщ@1ГО разряда регист, (Зй«СЙ ф 0 8Ш1в од- но го элементна №, :в1в1ЙЙ Р8Эй®&-ОГО соединен с входом син. триггера и со вторым установочным входом делителя частоты, инвер1сный и прямой выходы которого соединены соответственно с первым входом элемента 2ИИЛИи с информационным входом триггера, установочный вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепи, а выход триггера соединен со вторым входом элемента 2И-И11И, третий вход которого соединен с -выходом другого элемента НЕ, вход которого и четвертый вход элемента 2И-ИЯИ являются входом выбора режима фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электроника, № 13, 1971, с. 58. 2. Авторское свидете льство СССР

№ 691871, кл. G 06 F 15/%, 1979 (прототип).

/ -I

f

S

-

ro

4 /Г

/

/to .