Цифровой фильтр Советский патент 1982 года по МПК H03H17/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

Изобретение относится к цифровой обработке сигналов, в частности к щв1)ровой фильтрахши, и может быть использовано в различных цифровых комплексах. Известен хшфровой фильтр, содержащий элемент И-НЕ, дифференхшриуюший элемент и одновибратор 111 Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, что связано с невозможностью управления полосой пропускания. Известен также цифровой фильтр, содержащий элемент И - НЕ, дифференциру пшй элемент, формирователь импульсов, генератор импульсов, три элемента И, элемент ИЛИ и два делителя частоты с переменным коэффшшентом деления (ДПКД) С2 . Однако этот фильтр имеет недостаточно высокую надежность вследствие неработоспособности при частотах на входе фильтра, в два и более раза выше нижней граничной частоты полосы пропускания, Кроме того, данное устройство имев -огра ничейную область применения так как может работать только в режиме полосового пропускакнцего фильтра. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и расширюние футпсционапьных возможностей. Для этого в цифровой фильтр, содержащий делители частоты с переменньпи коэффициентом деления, счетный вход каз дого из которых через соответствукший элемент И подключен к выходу генератора импульсов, второй вход каждого элемента И подключен к прямому выходу соответс1 вуюшего делителя частоты и формирователь импульсов, вход которого подключен к входной шине, а выход к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом первого делителя частоты, включены дополнительные глементы И-НЕ, первые входы которых соединены с входом разрешения записи первого делителя частоты в входом сбро са вторЬго делителя частоты и подкяюче- ны к выходу формирователя импульсов, вторые входы первого и второго допопнител1 ных элементов И-НЕ объединены и подкга чены к инверсному выходу второго делителя частоты, второй вход третьего дополнительного элемента И-НЕ- к прямому / выходу второго делителя частоты, а третий и вход первого дополнительного элемента И-НЕ объединен с входом разрешения записи второго делителя частоты и подключен к инверсному входу первого делителя частоты. На чертеже представлена структурная апектрическая схема цифрового фильтра. Цифровой фильтр содержит входную шину 1, формирователь 2 импульсов, генератор 3 импульсов, элементы И 4 и 5 делителей частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД) 6 и 7, элемент И-НЕ 8, дополнительные элементы И-НЕ 9-11, входы 12 и 13 установки кодов соответственно ДПКД 6 и 7, выходы 14 17 фильтра. Цифровой фильтр работает следукяпим образом. Генератор 3 импульсов вьщает прямоугольные импульсы с периодом TO , кото рые поступают на первые входы элементов И 4 и 5. При отсутствии импульсов входного сигнала прямые выходы ДПКД 6 и 7 должны находиться в состоянии логического нуля, а инверсные в состоянии логической единицы. Если прямые вы ходы любого из ДПКД 6 и 7 находятся в состоянии логической единицы, через соответствующий элемент И 4 или 5 разрешается прохождение импульсов с генератора 3 импульсов на счетный вход соответствующего ДПКД до тех пор, пока на прямом выходе данного ДПКД не уста новится сигнал логического нуля, запрещающий прохождение этих импульсов. На выходах 14 - 17 фильтра при отсутствии импульсов входного сигнала - сигнал ло:гической единицы, на входах 12 и 13 ДПКД 6 и 7 подаются коды чисел К и Кр , определяющие соответственно верхнюю граничную частоту и полосу пропускания. Входной сигнал подается на вход формирователя 2 импульсов, который выдает импульсы, соответствующие заднему фронту импульсов входного сшнала. Эти импульсы записывают число К в ДПКД 6 и устанавливают ДПКД 7 в нулевое состояние. Поскольку ППКП 7-в нулевом состоянии, (сигнал логического нуля на его прямом выходе блокирует прохождение импульсов с генератора 3 импульсов через элемент И 5 на его счетный вход), а ЛКД 6 в состоянии k, , ТО сигнал лоической единицы на прямом выходе данного ДКПД разрешает прохождение импуль сов с генератора 3 импульсов через элемент И 4 его счетный вход, и через время i на прямом выходе ДКПД 6 появится сигнал логического нуля, который блокирует прохождение импульсов на егЬ счетный вход, а на его инверсном выходе появит ся сигнал логической единицы, который, поступая на вход разрешения записи, записьшает число; Кп в ДПКД 7. Так как ДПКД 7 в состоянии К, , то сигнал логической единицы на го прямом выходе разрешает прохождение импульсов с генератора 3 импульсов через элемент И 5 на счетный вход данного делителя, и через время i п о на прямом выходе ДПКД 7 появится сигнал логического нуля, который блокирует прохождение импульсов с генератора 3 импульсов на его счетный вход. Таким образом, если период входных импульсов Tjj ( Ко + Кр) Тд , то к приходу очередного входного импульса на прямых выходах ДПКД 6 и 7 будет сигнал логического нуля, так как сигнал логической единицы на прямом выходе ДПКД 6 будет в течение времени Кг Tg , а на прямом выходе ДПКД 7 в течение времени п о Если период входных импульсов Т (К + Кп)-Т, о, то к периоду очередного входного импульса на прямом выходе ДПКД 6 будет сигнал логического нуля, а на прямом выходе ДПКД 7 будет сигнал логической единицы, так как сигнал логической единицы на прямом выходе ДПКД 6 будет в течение времени t К г. Тр, а на прямом выходе ДПКД 7 сигнал логической единицы будет через в течение времени t Кг i,j ( Tj( - Кгу,, поскольку каждым импульсом с формирователя 2 импульсов ДПКД 7 сбрасывается в нулевое состояние. Если период входных импульсов TX K Тр, то к приходу очередного входного импульса на прямом выходе ДПКД 6 будет сигнал логической единицы, а на прямом выходе ДПКД 7 - сигнал логического нуля, поскольку каждым импульсом с формирователя 2 импульсов ДПКД 6 будет устанавливаться в состояние Кг а ДПКД 7 в нулевое состояние, а сигнал логического нуля на прямом выходе ДПКД 6 и сигнал логической единицы на прямом выходе ДПКД 6 и сигнал логической единицы на прямом выходе ДПКД 7 могут быть через время -t о Следсжательно, на выходе 14 элемента И-НЕ 8 будут импульсы с частотой у if- поскольку на его первый вход поступают импульсы с формирователя 2, соответствующие входному сигналу, а на его второй вход - сигнал с прямого выхода ДПКД 6. На выходе 15 элемента И-НЕ 9 будут :т1гтг fxntiимпульсы с частотой ) скольку на его первый вход поступают импульсы с формирователя 2 импульсов, соответствукяцие входному сигналу, а на второй и третий его входы - сигналы с инверсных выходов ДПКД 6 и 7. На выходе 16элемента И-ИЕ Юбудут Л1 импульсы с частотой W .., .т v т f %По f поскольку на его первый вход поступают импульсы с формирователя импульсов 2, соответствующие входному сигналу, а на его второй вход - сигнал с инверсного выхода ДПКД 7. На выходе 17 элемента И-НЕ 11 будут ; / импульсы с частотой fK-+K Т X К Т (поскольку на его первый вход поступают далпульсы с формирователя 2, соответст вующие входному сигналу, а на его второ вход - сигнал с прямого выхода ДПКД 7 Изменяя коды на входах 12 и 13 мож но обеспечить независимую регул 1ф(жку верхней граничной частоты и полосы пропускания, а изменяя частоту генератора 3 импудьсов можно обеспечить перестройку частоты пропускания с обеспечением процентно-постоянной полосы пропускания, т. е. постоянного отношения ширины поло сы пропускания к верхней граничной частоте. Таким образом, предлагаемь1й шфровы фильтр обладает более высокой надежное- тью, так как частота входного сигнала н влияет на работоспособность устройства. Кроме того, в устройстве значительно ра ширена область применения благодаря обеспечению работы фильтра в любых режимах, т. е. фильтра низких частот, фильт ра верхних частот, полосового пропускак щего и полосового заграждающего . Формула изобретения Цифровой фильтр, содержащий делит али частоты с переменным коэффициентом деления, счетный вход камодого из которых через соответствующий элемент И подключен к выходу генератора импульсов, второй вход каждого элемента И подключен к прямому выходу соответствующего делителя частоты с переменным коэффи- шентом деления, и формирсюатель импулЕ сов, вход которого подключен к входной шине, а выход к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом первого делителя частоты, отличающийся тем, что с целью .повьшения надежности работы устройства и расширения функциональных возможностей, в него включены дополнительные элементы И-НЕ, первые входы которых объединены с входом разрешения записи первого делителя частоты и входом сброса второго делителя частоты и подключены к выходу формирователя импул1гсов, вторые входы первого и второго дополнительных элементов И-НЕ объединены и подключены к инверсному выходу второго делителя частоты, второй вход третьего дополнительного элемента И-НЕ к прямому выходу второго делителя частоты, а третий вход первого дополнитель-. ного элемента И-НЕ объединен с входом разрешения записи второго делителя частоты и подключен к инверсному входу первого делителя частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Элвктрощжа, 1973, № 4, с. 71, рис. 6. 2.Авторское свидетельство СССР №691871, кл. Q 06 F 15/36, 1977 (прототип).

П y

y

3f -