專利名稱：梳形濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一個(gè)由串聯(lián)積分電路組成的梳形濾波器，用來提供低掃描頻率的數(shù)字式數(shù)據(jù)流，而這些積分電路輸入的是較高掃描頻率的數(shù)字式數(shù)據(jù)流。
采用了所謂的衰減濾波器，用于把具有較高掃描頻率的數(shù)字式數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成具有較低掃描頻率的數(shù)據(jù)流。這種衰減濾波器的濾波函數(shù)通常情況下具有低通特性并且導(dǎo)致了通過衰減濾波器衰減的數(shù)據(jù)的字寬加大。因此有較高頻率的1位流被衰減成例如在語音頻帶中16位的字在應(yīng)用領(lǐng)域里有數(shù)字電話技術(shù)。在這里∑-Δ-模/數(shù)轉(zhuǎn)換器后面至少串聯(lián)一個(gè)這種衰減濾波器。
通常情況下衰減濾波器的衰減因子通過二的各次冪，就是說2，4，16，64等等被確定。這種衰減濾波器通常的結(jié)構(gòu)是通過梳形濾波器被提供，因?yàn)檫@種衰減濾波器可以用相對(duì)小的費(fèi)用被實(shí)現(xiàn)。
圖2給出了熟知的梳形濾波器或衰減濾波器的例子，在這里三個(gè)帶有各自求和網(wǎng)絡(luò)S以及反饋支路上的延遲元件V的所謂的清除積分器I(I1，I2，I3)聯(lián)接在一條鏈上并且總是通過所屬的延遲元件在N個(gè)脈沖后被復(fù)位，延遲元件通過“復(fù)位N”被說明。求和網(wǎng)絡(luò)S的輸出數(shù)據(jù)流的字寬m1或m2或m3能夠匹配于清除積分器I。
由其他求和網(wǎng)絡(luò)，帶有N倍延遲的延遲元件和倍乘器M組成的橫向疊加級(jí)TS串接于由積分器I組成的鏈?zhǔn)诫娐分?，這里N給出了求和因子。
本發(fā)明的任務(wù)是，構(gòu)造一個(gè)作為衰減濾波器合適的梳形濾波器，這個(gè)梳形濾波器以其簡單的結(jié)構(gòu)而出眾。
對(duì)于開始所說形式的梳形濾波器，這個(gè)任務(wù)依照本發(fā)明被如下解決，即在積分器里的數(shù)字式數(shù)據(jù)流的最大值位是可以復(fù)位的，第一積分器里的數(shù)據(jù)位的復(fù)位可以存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器，并且在復(fù)位時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)至少是一個(gè)數(shù)據(jù)位，首先輸入給末級(jí)積分器的最大值數(shù)據(jù)位。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，在后面的下一級(jí)中的復(fù)位誤差被描述為2的冪的倍數(shù)，以便于其在下一級(jí)中特別容易修正。
積分器的數(shù)量在這里基本上是不被限制，盡管在許多應(yīng)用情況中三個(gè)積分器就足夠了。相應(yīng)的下面給出了帶有三個(gè)積分器的實(shí)例，也就是說三級(jí)濾波器。
不同于圖2中熟知的梳形濾波器對(duì)于依照本發(fā)明的梳形濾波器來說復(fù)位信號(hào)不是被引入所有的積分器，而僅僅被最大值數(shù)據(jù)位所采用。其結(jié)果是，僅需要一個(gè)更簡單的計(jì)數(shù)器作為用于復(fù)位誤差修正的計(jì)算器。特別是末級(jí)積分器-對(duì)于三級(jí)布置來說的第三個(gè)積分器-不是被設(shè)置為零，而是被設(shè)置為一個(gè)由計(jì)數(shù)器確定的值。
這個(gè)原因在下面被詳細(xì)的解釋帶有衰減因子256(2∧8)的第三級(jí)梳形濾波器計(jì)數(shù)范圍從0到256∧3。在這里256∧3沒有被描述而接受了0值，所以對(duì)于這個(gè)描述需要24位。當(dāng)描述256∧3時(shí)需要25位，這表明，接下來的結(jié)果延遲了1位。
計(jì)算誤差模數(shù)256∧3因此不明顯并且可以被忽略。為獲得一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)果，24位的計(jì)算精度足夠了。
如果在確定的時(shí)間在第一積分器里有一個(gè)誤差f1，例如通過復(fù)位產(chǎn)生的，于是這個(gè)誤差在256個(gè)脈沖后在第三積分器的輸出端被計(jì)算。然后這個(gè)誤差總計(jì)為f3＝f1*256*257/2＝f1*128*(256＋1)。例如現(xiàn)在誤差f1是a*512，于是可以得到f3＝a*512*128*256＋a*512*128。模數(shù)256∧3就成了a*256∧2。
解釋如下如果第三積分器沒有被設(shè)置成0值，而被設(shè)置成-a*256*256，于是誤差f1被補(bǔ)償。相應(yīng)的不僅對(duì)于256個(gè)脈沖而且對(duì)于任意多倍數(shù)都適用。這個(gè)原因如下，第三積分器同時(shí)也作為微分器工作并且對(duì)于所采集的數(shù)值的微分一直以-a*256*256作為結(jié)果。
a值在這里被如下獲取在第一積分器中有效值為512的位在復(fù)位時(shí)被復(fù)位。如果該位事先有值1，則精確的產(chǎn)生上面列出的誤差f1。這個(gè)誤差累積得出上述相應(yīng)給出的誤差。因此第一積分器的誤差計(jì)數(shù)器在這很容易被增加。這個(gè)誤差計(jì)數(shù)器就其而言裝在最后一個(gè)或第三個(gè)積分器上。因?yàn)閍通常是負(fù)的，所以沒有負(fù)號(hào)，在這時(shí)在數(shù)據(jù)位復(fù)位時(shí)出現(xiàn)了誤差。
為了不產(chǎn)生其他誤差第一積分器必須總是10位寬。串聯(lián)在第一積分器后的誤差計(jì)數(shù)器，包含256∧2的倍數(shù)并且因此擴(kuò)展成8位，這是由于假定計(jì)算精度總共是24位。也就是說，一個(gè)“較小的”計(jì)數(shù)器就足夠了。
因此從第一積分器得出這個(gè)值最大到767。在256脈沖里這個(gè)值可以積累到小于或等于767*256＝196352的最大值。第二積分器的初始值小于2∧16的值，以便于達(dá)到18位的字寬，以避免一個(gè)不可控制的溢出。在復(fù)位時(shí)所有位可以被清除，這些數(shù)據(jù)位用符號(hào)表示為2∧16或其倍數(shù)，由于在第三積分器中在256脈沖后的累積誤差值是2∧24或其倍數(shù)而不需要被考慮。也就是說，復(fù)位后的初始值放在第二積分器中，那就是說在小于2∧16數(shù)值內(nèi)，就象上面所提到的。
總的說來依照本發(fā)明的梳形濾波器以如下的方式工作最高值位的同步復(fù)位在第一積分器里是前移1位而在第二積分器里是前移2位。因此在第一積分器里數(shù)據(jù)位的復(fù)位被存儲(chǔ)在串聯(lián)于第一積分器后面的誤差計(jì)數(shù)器里，這個(gè)誤差計(jì)數(shù)器有8位字節(jié)寬度。然后這樣計(jì)算出的計(jì)數(shù)結(jié)果在復(fù)位時(shí)被輸入給最后的或第三積分器的最高值位。這個(gè)第三積分器同時(shí)也用做微分器。最后的或第三積分器的低值位以通常方式被復(fù)位，這里就不需要其他的運(yùn)算步驟了。
本發(fā)明給出了一個(gè)這樣簡單的可構(gòu)造的梳形濾波器，以致于用少的花費(fèi)來實(shí)現(xiàn)同時(shí)能夠在把高掃描頻率的數(shù)字式數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成低掃描頻率的數(shù)字式數(shù)據(jù)流。
下面本發(fā)明借助于一個(gè)在附圖中所描述實(shí)例的框圖進(jìn)一步被解釋。圖示如下

圖1依照本發(fā)明的梳形濾波器的方塊圖，和圖2傳統(tǒng)的梳形濾波器的方塊圖。
圖2在上面已經(jīng)被說明了。在圖1中對(duì)于相應(yīng)的部分采用了和圖2中相同的符號(hào)。
在圖1中把三個(gè)積分器I1、I2、I3和如圖2中的求和器布置在一條鏈中，這里字寬m1、m2或m3能夠匹配于積分器I1、I2和I3。不同于現(xiàn)有的如圖2的梳形濾波器在依照本發(fā)明的梳形濾波器里一個(gè)8位字寬的計(jì)數(shù)器串聯(lián)于積分器I1后面，該計(jì)數(shù)器計(jì)算在積分器里的數(shù)據(jù)位的復(fù)位。然后這樣在計(jì)數(shù)器里得到的計(jì)數(shù)結(jié)果在復(fù)位時(shí)輸入給第三積分器I3最高值位，第三積分器同時(shí)被用作微分器，而第三積分器的低值位以通常方式被復(fù)位。所有的延遲環(huán)節(jié)被復(fù)位，沒有設(shè)計(jì)有選擇的復(fù)位。
由減法器Su以及積分器I組成的橫向疊加級(jí)PS重新串聯(lián)于由積分器I1、I2、I3組成的鏈?zhǔn)诫娐返暮竺妗?br> 通過寄存器K可以選擇任意一種選擇方式，在寄存器K中存儲(chǔ)的修正值被提供給積分器I3。
作為積分器最簡單的實(shí)現(xiàn)這里采用了計(jì)數(shù)器。這樣得到，例如在第一積分器里對(duì)于每個(gè)時(shí)間步驟一個(gè)數(shù)據(jù)位可以被最大限度的累積，這相應(yīng)于計(jì)數(shù)步驟1。這也適應(yīng)于后面串聯(lián)的積分器的高值位。因?yàn)檫@里僅導(dǎo)致低值位的溢出。
權(quán)利要求
1.由至少三個(gè)串聯(lián)積分器(I1，I2，I3)組成的梳形濾波器，用于提供低掃描頻率的數(shù)字式數(shù)據(jù)流，該梳形濾波器輸入的是高掃描頻率的數(shù)字式數(shù)據(jù)流，其特征是，在積分器(I1，I2)里的數(shù)字式數(shù)據(jù)流的最高值位是可復(fù)位的，第一積分器(I1)數(shù)據(jù)位的復(fù)位可存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器(Z)里，并且在復(fù)位時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果可以有選擇的輸入到末級(jí)積分器(I3)的至少一個(gè)數(shù)據(jù)位里。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的梳形濾波器，其特征是，在復(fù)位時(shí)計(jì)數(shù)器(Z)的計(jì)數(shù)結(jié)果可以輸入給末級(jí)積分器(I3)的最高值位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的梳形濾波器，其特征是，末級(jí)積分器(I3)同時(shí)用做微分器。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的梳形濾波器，其特征是，修正值可以輸入給末級(jí)積分器(I3)的最高值位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的梳形濾波器，其特征是，修正值可以通過計(jì)數(shù)器(Z)輸入。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的梳形濾波器，其特征是，積分器(I1，I2，I3)是作為計(jì)數(shù)器來構(gòu)造的。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一個(gè)由串聯(lián)積分器(Ⅰ1，Ⅰ2，Ⅰ3)組成的梳形濾波器，用于提供低掃描頻率的數(shù)字或數(shù)據(jù)流，該梳形濾波器輸入的是高掃描頻率的數(shù)字式數(shù)據(jù)流。數(shù)字式數(shù)據(jù)流的最高值位在第一和第二積分器(Ⅰ1，Ⅰ2)中被復(fù)位，這里第一積分器(Ⅰ)中數(shù)據(jù)位的復(fù)位被存儲(chǔ)在計(jì)數(shù)器(Z)里。計(jì)數(shù)器(Z)的計(jì)數(shù)結(jié)果在復(fù)位時(shí)被輸入給末級(jí)積分器(Ⅰ3)的最高值位。
文檔編號(hào)H03H17/04GK1239604SQ98801392
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1998年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月23日
發(fā)明者D·德拉克瑟馬爾 申請(qǐng)人:西門子公司