Интерполирующий фильтр

 

ИНТЕРПОЛИРУЮВЩЯ ФИЛЬТР, СОг-держаафий первый блок вычитания, первый вход является входом ИНГ терпалиру101цего фильтра, аналого-цифревой преобразователь, блок памяти , и первый цифро-аналоговый преобразователь , выход которого подключен к г ESEJr-JwTi iA. первому входу функционгшьного преобразовдтеля , отличающиеся тем, что, с целью повышения тбчности фильтрации, введены накапливающий сукматор, второй цифро-аналоговый преобразователь, второй блок вычитания , амплитудный анализатор, регистр Памяти и третий цифро-аналоговый преобразователь, включенные последовательно между выходом блока памяти и вторым входом функционального преобразователя , выход которого соединен с вторым входом второго блока -вычитания,, при этом первый блок вычитания , аналого-цифровой преобразователь , блок памяти и первый цифроаналоговый преобразователь соединены последовательно, а второй вход (Л первого блока вычитания подключен к выходу второго цифро-аналогового преобразователя.

COIOd СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. 3j5t) Н 03 Н 17 04.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOWlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3529305/18-09. (22) .. 27 ° 12 ° 82 (46) 30. ° 06 ° 84, Бюл ° В 24

{72) A А.Солодимов, В..В.Полубабкин и,, В.lC.Шлянднн (71) Пензенский политехнический институт (53) 621 ° 396 ° 62 (088 ° 8). (56) . 1.Авторское свидетельство СССР . Ю 663074 кл, H .03 .Н 7102i . 1976

2.Авторское свидетельство СССР и 650226, кл, Н 03 К 13/02 (прото.ти ) ° {54) (57) ИНТЕРПОЛИРЯОЩИИ ФИЛЬТР, . со-. державший первый;блок вычитания, первый вход. которого является входом ин-. терполирувщего:филътра, аналого-циф- ровой преобразователь, блок памяти . :, и первый цифро-аналоговый преобразователь, выход которого подключен к

Я д

„„SU„„I 100715 A.

Первсму входу .Функционалъного преоб» разователя, о т л и ч а ю щ и н с я тем; что,. с целъю повышения точности Фильтрации, введены накапливающий сумматор, второй цифро-аналоговым преобраэователь, второй блок вычитания, амплитудный аналиэатор, регистр памяти и .третий цифро-аналоговый преобраэователь, включенные последовательно между выходом блока памяти, i вторым входом функционального прв» ,обраэователя, выход которого соединен с вторым входом второго блока

-вычитания, при этом первый блок вычитания, аналого-цифровой преобраэователь, блок -памяти и первый цифроаналоговый .преобразователь соедине:ны последовательно, а второй вход первого блока вычитания подключен

:к выходу второго цифро-аналогового преобраэователя.

1 1 0О715 2

Изобретение относится к радиотех- Цель изобретения - повышение точнике и может быть использовано для ности фильтрации. решения задач сглаживания непрерыв- Для этого в интерполирующий фильтр, ных и восстановления дискретизиро- содержащий первый блок вычитания, ванных сигналов. первый вход которого является входом . Известен-интерполирующий фильтр, 5 интерполирующего фильтра, аналогосодержащий последовательно соединен цифровой преобразователь, блок памяные цифровой регистр, преобразова- ти и первый цифровоаналоговый преобтель кода в напряжение, суммирующий разователь, выход которого подключен усилитель и несколько последователь к первому входу функционального преэ. но включенных интеграторов, причем 10 образователя, введены накапливающий между входом первого .интегратора и сумматор, второй цифро-аналоговый. другим входом суммирующего усилите- . преобразователь, второй блок вычиталя включен запоминающий элемент, а ния, амплитудный анализатор, регистр ,между выходом и другим входом каж- . памяти и третий цифро-аналоговый преНого из остальных. интеграторов вклю- )5 образователь, включенные последовачены последовательно,.соединенные тельно между выходом блока памяти и дополнительные запоминающий элемент вторым входом функционального преоби суммирующий усилитель, выход пре . разователя, выход которого соединен, образователя кода s напряжение под-, с вторым входом второго блока вычиключен также ко входам всех дополни 2g тания, при этом первый блок вычитательных суммирующих усилителей С13 .- ния, аналого-цифровой преобразоваНедостатки известного устройства тель, блок памяти и первый цифро-ана-. ,заключаются в отсутствии возможности ;логовый преобразователь соединены плавной перестройки Фильтра в полосе . . последовательно, а второй вход пер-.

-частот входного сигнала и в ограни- 5 BOFo,áëîíà вычитания. подключен к, ченных функциональных возможностях. выходу второго цифро-аналогового

Наиболее близким по технической . преобразователя. сущности к изобретению является ин,. терполирующий фильтр, содержащий На фиг. 1 приведена структурная последовательно соедйненные первый электрическая схема предлагаемого блок вычитания, первый вход которого интерполирующего фильтра; на фиг.2 .« является входом фильтра, блок фикса- . временные диаграммы иллюстрирующие ции, аналого-цифровой преобразова- его работу. тель, первый коммутатор, блок памяти, Интерполирующий фильтр содержит. второй коммутатор, первый цифро-ана- последовательно соединенные первый логовый преобразователь и функцио-, З5 блох 1 вычитания, аналого-цифровой нальный преобразователь,. выход кото- преобразователь 2 (АДП), блок 3 нарого подключен ко второму входУ пер" мяти, первЫй цифро-.аналоговый преобвогс блока вычитания 623 . - . разователь 4 (QAII) и функциональный

Недостатком данного интерполирую" . . преобразователь 5, последовательно

:щего фильтра является низкая точ- 40 соединенные накапливающий сумматор 6 ность, так как s каждом такте срав- .второй ЦАП 7, второй блок 8 вычйта ниваются в блоке вычитания входной ния, амплитудный анализатор 9, ре сигнал и напряжение обратной связи. . гистр 10 памяти и третий ЦАП 11, вклЮ

Из-Эа задержки, вносимой блоком вычи- ченные между выходом блока 3 памяти .:тания и.аналого-цифровым преобразова-.45 и вторым входом функционального.пре- ..- телем, задерживается на время формы», образователя 5 ° При этом первый вход. .рование сигнала обратной связи, Поэ- первого блока 1 вычитания является тому сравнение указанных напряжений входом интерполирующего фильтра, на

: . будет осуществляться с логрешностью, который подается аналоговый сигйал 6> д и чем. больше отношение 4j /Ò*, где О выход второго ЦАП 7 (сигнал. 6, ) под-

", Tä- период. дискретизации, .тем больше ключен к второму. входу первого блообщая погрешность устройства. Кроме ка .1 вычитания, выход функциоиальтого, при Ф /T*, стремящемся к нулю,, ного преобразователя 5 соединен .с погрешность преобразования Ь также .: вторым входом второго. блока 8. вычистремится к нулю, а это возможно при тания. Входы сброса блока 3 памяти, условии, что Т -.со . Поэтому МтРой" . накапливающего сумматора б и регистство предназначено лишь для работы ра 10 памяти подключены к шине управс низкой частотой дискретизации . ления.

fÄ = I/7д ., а следовательно, учитывая Интерполирующий фильтр работает . ., однозначную связь частотЫ дискрети- . следующим образом. эации Е с верхней. частотой спектра 6() Входной аналоговый сигнал бщ, или входного сигнала, может сглаживаться дискретизированный входной сигнал лишь. низкочастотные (медленно изме-. ° 0 .(Фиг. 2) поступает на вход asняющиеся) входные сигналы, спектр ",терполирукищего фильтра, т,е. на.вход которых не превышает одного килогер- . первого блока 1 вйчитания На втоца ° рой вход первого блока 1 вычитания

110 О715 поступает ступенчатое напряжение обратной связи U . В момент времени + „(фиг. 2) U, =- О. Тогда раз-. . ность входных напряжений Ua - 04С

= 0 „ (+ ) преобразуется AUt1 2 в код ,И1 через время t и записывается в блок 3 памяти по сигналу управления в момент времени ., Далее преобразование сигнала идет параллельно Во времени по двум кана- . лам.В первом из них код М1 вновь пре- 0. образуется ЦИ1 4 в аналоговый сигнал, поступающий на вход функционалЬного преобразователя 5,(выходной сигнал преобразователя 5 может в общем случае представлять собой лю- 15 бую функцию:кусочно-линейную, параболическую, синусоидальную и т.д., .в рассматриваемом примере выходным сигналом функционального преобразо- .: вателя 5 является кусочно- линейная 20 функция) .

Во втором канале код К преобразуется в ступенчатое напряжение U равное входному сигналу U. „(Ф ). в, момент времени 4 (Фиг. 2) и достигающее этого значения через время

:Ф, т.е. в момент времени Cz (в этот момент может .установиться следующее значение входного сингнала, если он .дискретизнрован, фиг. 20 „ ). 30

Очередная- разность напряжений 0 „0 через время 4З„, т.е. s момент времени Ф, преобразуется Mgl 2 в код

8 и Эапйсывается в блок 3 памяти вместо кода й,. К этому времени. (tg) ..35 выходное линейно изменяющееся напряже.-.: ние 0зы„функционального преобразователя. 5 становится равным

«ек

Ьапряжение0 ц, поступает на второй вход второго блока 8 вычитания, если равенство (l) не выполняется, т.е.

04 -. 0 = 4 Р, тогда после прихо.да сигнала управления на втором вы- 45 ходе третьего ЦАП 12 в момент време-. ни (" появляется корректирующий ана1 поговый сигнал, который суммируется в функциональном преобразователе 5 с основным сигналом, компенсируя 50 погрешность 4 самораэряда Накапливающей емкости С, так, чтобы в следу-, ющий момент t сравнения равенство (1) выполнилось, В следующих тактах работа устройства аналогична.

Таким образом, выходной сигнал интерполирующего фильтра представляет собой сглаженный входной сигнал, причем сглаживающая функция задается 60 функциональным преобразователем 5, а в приведенном описании работы .фильтра эта функция кусочно-линейная.

Первый цифро-аналоговый преобразователь 4 и функциональный преобра- Я зонатель 5 выполнены соответственно в виде преобразователя кода в ток 4 и накапливающей емкости С. Такая реализация позволяет, во-первых,упростить схему суммирования аналоговых сигналов на входе функционального преобразователя 5, сведя ее к суммнроэании двух токов в узле,и, во-вторых, увеличить быстродействие за счет исключения инерционного элемента — операционного усилителя, который был бы необходим в случае суммирования напряжений.

Коды (H« N и т.д.) с выхода блока 3 памяти йоступают через накапливающий сумматор б на вход второго ЦАП 7, на выхода которого фор- . мируется ступенчатое напряжение обратной связи U . Это напряжение поступает одновременно на вторые входы первого блока 1 вычитания и второго блока 8 вычитания, на первый вход которого, подается напряжение

Usö„ с выхода Функционального преобразователя 5. Таким образом, на .выходе второго блока 8 формируется разность напряжений 4p= Uoc — 0вь,„ затем.преобразуется амплитудным анализатором 9 в код, который по сигналу управления записывается в регистр

10 памяти. Третий ЦАП 11 преобразует этот код в корректирующий ток 3„, который добавляется к основному то ку 3 в случае не выполнения равенства (1), компенсируя тем самым.погрешность недозаряда накапливающей емкости С.

Выходные коды накапливающего сумматора 6 являются цифровым эквивалентом входного аналогового сигнала:0зз интерполирующего фильтра.

При работе с выходом 2 (фиг. 1) интерполирующий фильтр одновременно является и аналого-цифровым преобра-. зователем, выгодно отличаясь тем са-. мым по фуикциональньм возможностямi.. от устройства-прототипа.

Предлагаемое устройство также выгодно отличается от прототипа по точности

Действительно,, задеРжка сигнала в первом блоке 1 вычитания и.аналогоцифровом преобразователе 2 приводит к искажению выходного -.сигнала интерполирующего Фильтра и появлению погрешности (Фиг. 2,4- отличие выходного сигнала Фильтра 0 ц„ „от иде- ального U> ;< „ ). Максимальную погрешность можно вычислить

" Т с где 40 - @axcmeaass0e приращение входного сигнала за период дискретизации Т

- суммарное время задержки

1100715 и

Фиг.2 Составиталь Т, Афанасьева

Редвктор.М.Келемаа, Те

Р вк р . елемеа, Техред M. йадв ...Корректор И.Муска

Закаэ 4595

ЮЮВЮЮЮЮ ЮЮЮЮЮЮЮЮ»ЮЮВВ акаэ 4595/42. Тираж 862: - . Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэобретения и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д.4/5

ВВЮ ЮЮ» Ю ЮЮ Ю Ю Ю Ю Ю Ю Ю Ю «Ю Ю ВВ Ю ВВ Ю ЮЮЮЮВВЮЮЮЮЮЮЮЮЮВ Ю

Филиал ППП,Патент, г.Уагород, .ул,Проектная,4

ППП ВПатаит Эак, 9УЗ блоков 1 И 2, которая сводятся к нулю, так как в интерполируюнн"м фильтре входное, напряжение 0 „ сравнивает.-. ся не с выходным напряжением функционального реобраэователя 5, а со ступенчатым напряжением 0< . Поэтому в данном случае

Ф

51 34 т

* Э1 32