SU748803A1 - Цифровой фильтр - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТР

1

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в устройствах цифровой фильтрации узкополосных сигналов на фоне шумов и помех; 5

Известен цифровой фильтр, содержащий инвертор, блок изменени  направлени  счета, реверсивный счетчик, элементы совпадени  и триггер 1 .

Однако, фильтр имеет недостаток, |Q т.е. он не реагирует на различную амплитуду входных сигнч1лов, и, кроме того, даже кратковременна  помеха вызывает сбои устройства.

Известен также цифровой фильтр, содержащий счетчик, элементы, совпадени , управл емые программным устройством , триггеры, элементы ИЛИ и И, линию .задержки и управл емый клич 2 .

Рещение о характере входного сигнала принимаетс  устройством без учета текущего значени  его амплитуды и поэтомупомеха, имеюща  даже малую амплитуду, может пропускатьс  ключом 25 на выход. Кроме того, кратковременные помехи привод т к неправильному функционированию уст)ойства.

Цель изобретени  - улучшение фильтрации сигнала при различных значени х

уровн  помех и повышение надежности работы устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой фильтр, содержащий счетчик, выходы которого подключены ко входам двух элементов И, выходы которых соединены со входами триггера, подключенного выходом к первому входу третьего элемента И, и элемент ИЛИ, введены аналого-цифровой преобразователь , формирователь импульсов, вентили записи кода, дополнительные триг{геры , дополнительные счетчики---, дополнительный элемент |ИЛИ и дополнительные элементы И, при этом выходы аналого-цифрового преобразовател  подключены к первым входам вентилей записи кода и ко входам дополнительного элемента ИЛИ, выход которого че20 рез формирователь импульсов с R-входом первого дополнительного триггера , с первым входом элемента ИЛИ и со вторым входом третьего элемента И, 1ЫХОД которого подключён к R-входу дополнительного триггера, вторые входы вентилей записи кодасоединены с выходом первого дополнительного элемента И, входы которого подключены к выходам счетчика, счетный вход которо748803 го соединен с инверсным выходом первого дополнительного триггера,3 - и С-входы которого подключены к выхо элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, выходы вентилей записи кода подключены к разр дным вхоДам первого дополнительного счетчика, выход котброгс подключен к J - и С-входам вто рого дополнительного триггера, инверйный выход которого подключен к первому входу второго дополнительного элемента И, второй вход которого coёдицeJf c шиной тактовых импульсов, а выход - со счетными входами дополнительных счетчиков, вход сброса вто рого из которых подключен к шине : импульсов сброса, а. выходы - к входам третьего дополнительного элемента И. На чертеже представлена функциона на  схема цифрового фильтра. Цифровой фильтр содержит аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 1, элемент 2 ИЛИ, формирователь 3 импульсов по фронту и спаду с подавлением помех, элемент 4 ИЛИ, триггер 5, счетчик 6, элементы 7, 8 и 9 И, вентили 10 записи кода (элементы И), счетчик 11, элемент 12 И, триггер 13 счетчик 14, триггер 15, элементы 16 и 17 И. Выходной сигнал поступает на шину 18, тактовые импульсы - на шину 19, импульсы сброса - на шину 20. Выходной сигнал снимаетс  с шины 21. В исходном состо нии счетчики 6, 11 и 14 и триггер 15 обнулены, а три геры 5 и 13 установлены в единичное состо ние (на функциональной схеме соответствующие св зи не показаны). На шине 18 - нулевой сигнал, на выходах аналого-цифрового преобразовател  1 - нулевые сигналы (на функциональной схеме показан, например, че тырехразр дный АЦП), на выходах всех элементов И - нулевые сигналы. Цифровой фильтр работает следующи образом. После прихода на шину 18 устройст ва входного сигнала, превышающего уровень квантовани  АЦП 1, на выходе элемента 2 ИЛИ устанавливаетс  едини ный сигнал до Тех пор, пока хот  бы на одном из выходов АЦП 1 присутству ет сигнал. По фронту сигнала на выхо де элемента 2 ИЛИ формирователем 3 вьщаетс  импульс фронта, который устанавливает триггер 5 в нулевое соето ние , разреша  работу счетчика 6 Счетчик б совместно с элементами 8 и 9 И используетс  дл  контрол  длительности полупериода входного сигнала . Импульсы с выходов этих элемен тов И осуществл ют запуск и сброс со ;ОГвё ± ствённо триггера 15, формирующего стробирующий импульс. Если импульс спада формировател  3 по й- л етс  в тот момент, когда на выходе триггера 15 имеетс  стробирующий импульст , то это означает, что ё54олное колебание имеет заданную частоту ь границах, определ емых длительностью стробирующето импульса. Цо окончании импульса на выходе элемента 2 ИЛИ через элемент 4 ИЛИ триггер 5 возвращаетс  в исходное единичное досто ние. По окончании стробирующего импульса по импульсу с выхода элемента 2 ИЛИ ёрез элемен„т 4 ИЛИ также осуществл етс  возврат триггера 5 в исходное единичное состо ние. Нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 5 запрещает работу счетчика 6 и производит его установку в нулевое состо ние . Элемент 7 И совместно со счетчиком 6 служит дл  того, чтобы оценить амплитуду пришёдмбго колебани  и в дальнейшем, в случае, если данное колебание по выбранным критери м считаетс  полезным сигналом, записать в н акопительный счетчик 14 число, пропорциональное амплитуде входного сигнала. Эго производитс  следующим образом. На выходе элемента 7 И в момент , соответствующий середине первого полупериода колебани  (максимальна  амплитуд, ожидаемглх синусоидальных колебаний) через вентили 10 записи кода производитс  запись в счетчик 11 дополнительного кода по отношению к коду, выдаваемому АЦП 1. Импульс на выходе элемента 16 И устанавливает триггер 13 в нулевое состо ние, разреша  работу элемента 12 И. . После переполнени  счетчика 11 триггер 13 запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент 12 И. Число импульсов на выходе соответствует числу, выданному ранее с АЦП 1, и эти импульсы поступают на счетчик 14... При последующих полупериодах вход-. ного сигнала аналогичным образом производитс  предварительна  запись в счетчик 11 числа, характеризующего амплитуду входного сигнала, и, в случае , оказываетс  полезным (частота сигнала соответствует заданной ) , производитс  дальнейшее накопление информации о входном сигнале в счетчике 14. Элемент 17 И служит дл  выдачи выходного импульса в случае достижени  определенного (порогового ) числа, накопленного в счетчике 14. Причем, это число должно быть накоплено за определенный промежуток времени, определ емый периодом импульсов сброса на шине 20. Дл  того , чтобы максимально приблизить работу предлагаемого устройства к работе аналогового фильтра, следует производить лишь частичное обнуление счетчика 14 по импульсам сброса. Цифровой фильтр осуществл ет оценку амплитуды входного с.игнала и многократное Накопление результатов этой оценки, что позвол ет правильно оценить энергию полезного сигнала и помехи и позвол ет улучшить фильтраци полезного сигнала при различных уровн х помех.

При непрерывном накоплении информации о входном сигнале, имеющем заданную частоту, в счётчике 14 и при частичном обнулении счетчика 14 через заданные интервалы времени происходИт усреднение информации, накопленной в счетчике, что позвол ет устройству не реагировать даже на несколько пе-, риодов помехи.

Дл  повышени  надежности работы предлагаемого устройства в качестве формировател  3 используетс , формирователь импульсов по фронту и спаду, не вьадающий на кратковременные единичные и нулевые помехи выходные импульсы фронта и спада на своих выходах . При этом от кратковременных единичных и нулевых помех в формирователе 3 может происходить запуск предварительных триггеров и после контрол  длительности входного сигнала принимаетс  решение выдать или не выдать на выходы импульсы.

Таким образом, формирователь 3 с некоторой задержкой выдает выходные импульсы, причем все импульсы, . длительность которых меньше этой задержки , считаютс  помехами и формирователь 3 не выдает на нн выходные импульсы.

Примен   такой формирователь в устройстве Hq происходит ложный запуск, а также сброс триггера 5, разрешающего работу счетчика 6.

Кроме того, в случае, если бы формирователь 3 не обладал помехозащищенностью от кратковременных помех, ложный импульс спада с одного из выхо дов мог при определенных услови х (при наличии строба на выходе триггер 15) производить ложное накопление в счетчике 14. Таким образом, повышена помехозагдищенность устройства от крат ковременных помех, нарушающих его правильное функционирование, и повышена надежность его работы.

Кроме того, возвращение триггер в 5 и 13 в исходное единичное состо ние производитс  ito спаду импульса, .поступающего на i - и С-входы, причем .на К-вход подан низкий потенциал. Такое построение схемы устройства  вл етс  надежным, так как Переключение

1триггеров происходит после выдачи имг

пульса на выходе элемента 9 И, либо после переключени  в нулевое состо ни старшего разр да счетчика 11. В слу- чае использовани  RS-триггеров в момент переключени  триггеров 5 и 13 в единичное состо ние пр9исходило. бь ускорение выходного импульса и тогда необходимо было бы рассматривать р д моментов, св занных с переходными

процессами, которые нарушают правйльное функционирование устройства в целом . Поэтому применение в качестве триггеров 5 и 13 RS-триггеров нежелательно .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 512559, кл. Н 03 Н 7/10, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР

365799, кл. Н 03 Н 7/02, 1971 (про-отип ) . /..