Двоично-многоуровневый трансверсальный фильтр

 

Изобретение относится к технике средств связи и может быть использовано в телевидении, в устройствах обработки информации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет программирования значений весовых коэффициентов и обеспечения двухмерной фильтрации. Устройство содержит входы 1₁. ..1_n, разряды 2₁₁...2_nm регистров сдвига, элементы И 3₁₁...3_nm, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4₁₁...4_nm, буферы-формирователи 5₁₁...5_nm, разряды регистров знаков 6₁. . . 6_n и модулей 10₁₁...10_nm коэффициентов, группы конденсаторов 7₁₁...7_nm, управляемые ключи 8₁₁...8_nm и 9. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике средств связи, может быть использовано в телевидении, в устройствах обработки изображений.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет программирования значений весовых коэффициентов и обеспечения двухмерной фильтрации.

На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема двоично-многоуровневого трансверсального фильтра, на фиг.2 и 3 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Двоично-многоуровневый трансверсальный фильтр содержит информационные входы 1.1.1.n, разряды 2₁₁.2_nm регистров сдвига, элементы И 3₁₁.3_nm групп, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4₁₁.4_nm групп, буферы-формирователи 5₁₁.5_nm групп, разряды регистра 6₁.6_m знаков коэффициентов, группы конденсаторов 7₁₁.7_nm, содержащие конденсаторы 7₁₁₁.7_11n, управляемые ключи 8₁₁.8_nm групп, управляемый ключ 9, разряды регистра 10₁₁.10_nm модулей коэффициентов, преобразователь 11 2ⁿ-уровневого цифрового кода в n-разрядный двоичный код, аналоговый повторитель 12, дополнительный управляемый ключ 13, конденсатор 14, фильтр 15 нижних частот.

Предлагаемое устройство может быть выполнено в виде БИ по стандартной КМОП-технологии. В качестве регистров, логических элементов "И", "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", управляемого ключа и буфера-формирователя могут быть использованы типовые схемотехнические решения на базе КМОП транзисторов.

В качестве диэлектриков конденсаторов может быть использован затворный диэлектрик транзисторов.

В качестве преобразователя 2ⁿ-уровневого цифрового кода в n-разрядный двоичный код может быть использован n-разрядный аналого-цифровой преобразователь.

Техническая реализация фильтра нижних частот возможна, например, на основе операционного усилителя. Аналоговые повторители могут быть выполнены, например, на МДП-транзисторах или на операционных усилителях с МДП-транзисторами на входе.

Работа предлагаемого устройства иллюстрируется диаграммами фиг.2, 3. Разряды двоичного кода информационного сигнала поступают на информационные входы 1₁-1_n (фиг. 2а). По фронтам синхроимпульсов информационный сигнал продвигается по разрядам 2_ij регистров сдвига (фиг.2б). С выхода каждого разряда 2_ij регистра сигнал поступает на логический элемент 3_ij "И", в котором стробируется синхроимпульсами, поступающими на Вход 1 синхр. (фиг.2в). В зависимости от состояния разряда регистра 6_j сигнал с выхода элемента 3_ij И (фиг. 2г) инвертируется или пропускается напрямую через логический элемент 4 _ij ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на вход буфера-формирователя 5_ij (фиг.2д). Буфер-формирователь 5_ij заряжает первые обкладки группы конденсаторов 7_ij до уровня постоянного напряжения источника питания при логической единице на входе буфера либо разряжает до уровня 0 при логической нуле на входе буфера. В зависимости от логических состояний, предварительно установленных в разрядах регистра 10_ij, выходной сигнал буфера-формирователя 5_ij через конденсаторы 7_ijr и открытые ключи 8_ij передается на информационный выход Выход 1 инф. В момент прихода синхроимпульсов на Вход 2 синхр. (фиг.3а) открывается ключ 9 и на Выходе 1 инф. устанавливается уровень, соответствующий напряжению смещения U_см, подаваемому на Вход смещ. В моменты времени, соответствующие синхроимпульсам на Входе 1 синхр. на Выходе 1 инф. устанавливается уровень, соответствующий сумме взвешенных сигналов с разрядов регистра 2_ij (фиг.3б).

В качестве примера, иллюстрирующего работу устройства, взяты значения коэффициентов взвешивания фильтра, равные W₁₁ 1, W₁₂ -2, W₁₃ 5, при i > 1, j > 3, W_ij 0. 2ⁿ-уровневый сигнал, образующийся на Выходе 1 инф. устройства при этих значениях коэффициентов показан на фиг.3б.

Двоичный цифровой сигнал, образующийся на Выходах 2₁инф.2_nинф. при тех же значениях коэффициентов, и аналоговый сигнал, образующийся на Выходе 3 инф. показаны на фиг.3г,д.

Формула изобретения

1. Двоично-многоуровневый трансверсальный фильтр, содержащий n m-разрядных регистров сдвига, входы которых являются информационными входами устройства, m групп по n элементов И в каждой группе, m групп по n буферов-формирователей в каждой группе и управляемый ключ, вход и выход которого является входом смещения и выходом двоично-многоуровневого трансверсального фильтра соответственно, первым и вторым входами синхронизации которого являются первые входы элементов И групп и управляющий вход управляемого ключа соответственно, причем выход j-го разряда i-го регистра сдвига, где соединен с вторым входом i-го элемента И j-й группы, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности программирования значений весовых коэффициентов, введены m-разрядный регистр знаков коэффициентов и n m-разрядный регистр модулей коэффициентов, входы которых являются первым и вторым входами программирования двоично-многоуровневого трансверсального фильтра соответственно, а также m групп по n элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в каждой, n·m групп конденсаторов и m групп по n управляемых ключей в каждой группе, причем выход i-го элемента И j-группы соединен через i-й элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ j-й группы со входом i-го буфера-формирователя j-й группы, выход которого соединен с первыми обкладками конденсаторов ij-й группы, число которых l_i в ij-й группе независимо от значения j определяется из соотношения а вторая обкладка одноименных конденсаторов групп с одним и тем же номером j подключена ко входу i-го управляемого ключа j-й группы, управляющий вход которого соединен с выходом с ij-го разряда регистра модулей коэффициентов, выходы всех управляемых ключей групп соединены с выходом управляемого ключа, а вторые входы всех элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ j-й группы соединены с выходом j-го разряда регистра знаков коэффициентов.

2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности двухмерной фильтрации в окне m·k элементов, введены к-1 дополнительных бинарномногоуровневых программируемых трансверсальных фильтров, выходы которых соединены между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3