Трансверсальный фильтр

 

ТРАНеВЕРСАЛЬНЫЙ ФИЛЬТР, содержащий дельта-модулятор,первый и второй регистры сдвига, генерато тактовых импульсов, один из выходо которого подключен к управляющему входу дельта-модулятора, и интегра тор, выход которого является выходом , а вход дельта-модулятора входом трансверсального фильтра,о тл и.ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены формирователь импульсов, входы которого подключены к выхода дельта-модулятора, источник постоянного и вращающегося магнитного поля, входы управления которого соединены с другим парафаэным выходом генератора тактовых импульсов , дифференциальный усилитель и .резистивный делитель напряжения, входы которого соединены с первым и вторым выходом второго регистра сдвига и с входами дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, источник опорного напряжения,включенный между объединенными первым и вторьм выходами первого регистра сдвига и выходом резистивного делителя напряжения, первый и второй генераторы цилиндрических магнитных доменов (ЦВД),которые совместно с первым и вторым регистрами сдвига выполнены в виде магниторезистивйых аппликаций и расположены на магнитоодноосной пластине, а входы первого и второго генераторов ЦОД подключены к выходам формирователя импульсов .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1083344

g(gI) Н 03 Н 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

УГР (1Р 1 Р" о

Ывз-:А 1 " л 4: (21) 3330426/18-09 (22) 30.07.81 (46) 30.03.84. Бюл. В 12 (72) В.Н. Рахманов и Г.В. Баулина (53) 621.396.6 (088.8) (56) 1 Патент США Ф 4204177, кл. 333-166, 1980.

2. Стилл P. Принципы дельта-модуляции. М., "Энергия", 1979, с. 330, рис. 11.8 (прототип). (54)(57) TPAHCBEPCAJIbHbIA ФИЛЬТР, содержащий дельта-модулятор, первый и второй регистры сдвига, генератор. тактовых импульсов, один из выходов которого подключен к управляющему входу дельта-модулятора, и интегратор, выход которого является выходом, а вход дельта-модулятора входом трансверсального фильтра,о тл и.ч а ю шийся . тем, что, с целью повышения надежности, в него введены формирователь импульсов, входы которого подключены к выходам дельта-модулятора, источник постоянного и вращающегося магнитного поля, входы управления которого, соединены с другим парафаэным выходом генератора тактовых импульсов, дифференциальный усилитель и .резистивный делитель напряжения, . входы которого соединены с первым и вторым выходом второго регистра сдвига и с входами дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, источник опорного напряжения, включенный между объединенными первым и вторым выходами первого регистра сдвига и выходом резистивного делителя напряжения, первый и второй генераторы цилиндрических магнитных доменов (ЦМД),которые совместно с первым и вторым регистрами сдвига выполнены в виде магниторезистивных аппликацнй и расположены на магнитоодноосной пластине, а входы первого и второго генераторов Ц Щ подключе-. ны к выходам формирователя импульсов. второго регистра сдвига н с входами днффер-нциального усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, источник опорного напряжения

У включенный между объединенными первым и вторым выходами первого регистра сдвига и выходом резистивного делителя напряжения, первый и второй генераторы цилиндрических магнитных доменов (ЦЬЩ), которые совместно с первым и вторым регистрами сдвига выполнены в виде магниторезистивных аппликаций и расположены на магнитоодноосной пластине, а входы первого и второго генераторов ЦМД подключены к выходам формирователя импульсов.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Трансверсальный фильтр содержит дельта-модулятор 1, генератор 2 тактовых импульсов (ГТИ),формирователь 3 импульсов, первый и второй генераторы 4 цилиндрических магнитных доменов (1ЩЦ), первый 5 и второй 6 регистры сдвига ЦИД (магниторезистивные датчики), дифференциальный усилитель (ДУ) 7, интегратор 8, резистивный делитель 9 напряжения, источник 10 опорного напряжения, источник 11 постоянного и вращающегося магнитного поля, входной усилитель-фильтр 12 нижних частот, блок 13 вычитания, компаратор 14,первый ключ 15, интегратор 16, мультивибратор 17, первый триггер 18, второй и третий ключи 19, источник 20 тока, второй и третий триггеры 21, первый и второй усилители 22 мощности и первый и второй параллельные LC-контуры 23.

Трансверсальный фильтр работает следующим образом.

Входной аналоговый электрический сигнал поступает на вход дельтамодулятора 1 и преобразуется в дельта-модулированную последовательность импульсов с частотой следования, определяемой ГТИ. Одновременно от ГТИ 2 запускается источ- ник 11 постоянного и вращающегося магнитного поля, частота вращения которого совпадает с частотой

35 дельта-модулированной последовательности. С выхода дельта-модулятора 1 последовательность импульсов с уровнями + поступает в формнрователь 3 импульсов, где преобразуется в прямой двоичный код на

1 1083344 2

Изобретение относится к цифровой обработке информации н может быть использовано при построении цифровых трансверсальных фильтров в системах с дельта-модуляцией.

Известен цифровой трансверсальный фильтр, содержащий аналого-цифровой преобразователь, регистр сдвига, управляемый генератором тактовых импульсов, весовые цепи и сумматор на

10 выходе устройства 1 3.

Недостатком данного фильтра является сложность реализации весовых цепей или операции умножения многоразрядных двоичных числах, что снижает его технологичность.

Наиб ол ее близ ким по т ехничес к ой сущности к предлагаемому является трансверсальный фильтр, содержащий дельта-модулятор, первый и второй

20 регистры сдвига, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющему входу дельта-модулятора, интегратор, сумматор и сумматоры по модулю 2, входы которых соединены

25 с соответствующими выходами регистров сдвига, а выходы — с входами сумматора, выход которого подключен к выходу устройства через интегратор, а выход дельта-модулятора соединен с входом первого регистра сдвига (2).

Недостатком известного фильтра является использование сумматоров по модулю 2 на каждый разряд регистров, что усложняет фильтр, снижает его надежность и затрудняет его микроминиатюриэацию.

Цель изобретения — повышение

0 надежности трансверсального фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что в трансверсальный фильтр, 40 содержащий дельта-модулятор, первый и второй регистры сдвига, генератор тактовых импульсов, один из выходов которого подключен к управляющему входу дельта-модулятора, и ин- 4> тегратор, выход которого является выходом, а вход дельта-модулятора входом трансверсального фильтра, введены формирователь импульсоУ, входы которого подключены к выходам дельта-модулятора, источник постоянного и вращающегося магнитного поля, входы управления которого соединены с другим парафазным выходом генератора тактовых импульсов, дифференциаль-SS ный усилитель и резистивный делитель напряжения, входы которого соединены с первым н вторым вьгходо

Таблица

Выход сумматора по модулю 2

Весовые коэффициента

Информационная последовательимпульсной ханость рактеристики

О (-Ч)

1 (-V)

1 (+Ч)

О -Ч1.

50

Та блица 2

Выход реэистивной мостовой

"Bec" дат

Информационная последова55 тельность чика схемы

Есть домен Есть домен

3 10 прямом выходе и в обратный двоичный код на инверсном выходе формиро вателя 3 импульсов.

Под действием импульсов тока с выходов формирователя 3 импульсов в генераторах 4 ЦМД генерируются магнитные домены, которые под действием вращающегося магнитного поля источника 11 поступают на два регистра 5 и 6 сдвига ЦМД и синхронно перемещаются по аппликациям этих регистров так, что одному обороту. вращающегося магнитного поля соответствует перемещение доменов на одну аппликацию (один период их структуры). С каждым оборотом поля в регистры 5 и 6 сдвига ЦМД вводятся новые домены (единицы или нули), а все ранее введенные сдвигаются на одну аппликацию вдоль структуры.

Пройдя все аппликации регистров 5 и

6 сдвига ЦМД, домены уничтожаются (стираются) в аннигиляторах ЦМД (не показаны), расположенных на выходах этих регистров.

Домены, перемещаясь по аппликациям регистров 5 сдвига ЦИД, вызывают приращение сопротивления в магниторезистивных датчиках ЦМД этих аппликаций.

Поскольку все магниторезистивные датчики первого регистра 5 сдвига

ЦИД объединены последовательным соединением в две группы, которые образуют совместно с резистивным делителем 9 напряжения мост, в одну диагональ которого включен источник !

О опорного напряжения, а в другую—

ДУ 7, то приращение сопротивления какого-либо магниторезистивного датчика при прохождении домена вызывает разбаланс моста и приращение напряжения на выходе ДУ 7, знак которого зависит от того, в какую группу входит магниторезистивный датчик.

При нулях во входной информационной последовательности ситуация

"Нет домена" не может повлиять на приращение сопротивления каких-либо датчиков. Чтобы обойти эту трудность, используются две группы дополнительных магниторезистивных датчиков (единичных и нулевых), через которые проходит инвертированная по отношению к вышерассмотренным магниторезистивным датчикам информационная последовательность на ЦМД.

Ситуация "Нет домена для этих

83344 4 датчиков эквивалентна ситуации "Есть домен .

В предлагаемом устройстве одна группа магниторезистивных датчиков

ЦМД образована последовательным

5 соединением магниторезистивных датчиков первого регистра 5 сдвига ЦИД, которые соответствуют нулевым весам импульсной. характеристики с магнито10 резнстивными датчиками единичных весов второго регистра- 6 сдвига

ЦМД, а другая — последовательным соединением оставшихся датчиков обоих регистров 5 и 6 сдвига ЦИД. Оба регистра сдвига ЦМД абсолютно идентич 15 ны, т.е.. имеют одинаковое число разрядов (аппликаций) . Единичные разряды первого регистра 5 сдвига ЦИД являются также единичными и для второго регистра 6 сдвига, эа исключением того, что на вход каждого

20 регистра сдвига ЦМД поступает последовательность импульсов, инверсная по отношению к другой. .В известных устройствах перемно25 жение двоичных весовых коэффициентов импульсной характеристики фильтра на единичную дельта-модулированную последовательность осуществляется в блоках слежения по модулю

2 со следующим алгоритмом работы (табл.1) .

Логически эквивалентный алгоритм на базе ЦИД. выглядит следующим образом (табл.2).

S . 108334

Продолжение табл. 2

"Вес" датчика

Выход резистивной мостовой

Информационная последовательность схемы

Нет домена

Нет домена

В трансверсальном фильтре обе группы магниторезистивных датчиков ЦМД образованы таким соединением единичных и нулевых магнито резистивных датчиков регистров 5 и 6 сдвига ЦМД, которое обеспечивает ре зультат, эквивалентный суммированию по модулю 2 и одновременно алгебраическое сложение результатов такого суммирования, т.е. позволяет полностью реализовать формирование 2 дельта-модулированного представления отклика фильтра на входной сигнал в соответствии с его импульсной характеристикой.

При произвольной импульсной (весовой) характеристике трансверсального фильтра количество магниторезистивных датчиков ЦМД в каждой группе одинаково. Включение же этих групп в смеж ные плечи мостовой схемы исключает паразитные наводки от вращающегося магнитного поля в каждой группе датчиков. Первый регистр 5 сдвига ЦМД предназначен для продвижения доменов прямого магнитного кода, а второй— для обратного. Аппликации регистров

5 и 6 сдвига ЦМД являются магниторезистивными датчиками и поэтому объединены в две группы. Затемненные на чертеже для наглядности аппликации образуют первую группу магниторезистивных датчиков, в которую входят соединенные с помощью тонких токопроводящих перемычек нулевые аппликации первого регистра 5 сдвига

ЦМД и единичные аппликации второго регистра 6 сдвига ЦМД. Вторая группа магниторезистивных ЦМД датчиков-аппликаций образована соединением оставшихся незатемненных аппликаций. Количество аппликаций регистров 5 и 6 сдвига ЦМЦ определяется количеством весовых коэффициентов импульсной характеристики трансверсального фильтра. Генераторы 4 П Я на входах обоих регистров 5 и 6 сдвига ЩЩ выполнены на токопроводящих петлях, охватывающих первые аппликации указанных регистров сдвига. При подаче на любую из них импульса тока на концах аппликаций генерируется домен

Так осуществляется ввод информации в каждом такте работы фильтра.

При следующем обороте поля (такте) домены с первых аппликаций передвигаются на соседние первые, а на первых вновь генерируются домены в соответствии с токовыми кодами. Син-. хронизация ввода преобразованной в домены входной импульсной последовательности в регистры 5 и 6 сдвига

ЦМЦ с вращением магнитного поля осуществляется от ГТИ 2.

Источник 11 вырабатывает два сдвинутых на 90 синусоидальных а напряжений и содержит триггеры 21, усилители 22 мощности и параллель- ные ЬС-контуры 23 с двумя катушками управления в каждом контуре.

Генератор 2 тактовых импульсов состоит из мультивибратора 17 и триггера 18. Одному обороту маг-. нитного поля (периоду синусоиды) соответствует один отсчет дельтамодулированной последовательности, поскольку частота синхроимпульсов, поступающих с ГТИ 2 на дельта-модулятор 1,в два раза меньше частоты импульсов мультивибратора 17. Для этого в ГТИ 2 используется триггер

18 со счетным запуском.

Дельта-модулятор содержит входной усилитель-фильтр 12 нижних частот, блок 13 вычитания, компаратор 14, ключ 15 и интегратор 16 в цепи обратной связи. Для обеспечения работы трансверсального фильтра используются два парафазных выхода дельта-модулятора I, на которых импульсные последовательности с уровнями Ч взаимнообратны. Это упрощает построение формирователя

3 импульсов, который в этом случае содержит два ключа 19 и источник 20 тока.

Использование новой для подобных устройств элементной базы материалов с ЦМД, а также простота реализации алгебраического слежения откликов фильтра на интервале фильтрации и исключение схем слежения

1083344 по модулю 2 вытодно отличает предлагаемый фильтр от известного.

Составитель А. Осипович

Редактор Т. Мермелштейн Техред О.Неие Корректор А. Дзятко

Заказ 1773/50

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

»»»»

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Использование материалов с ЦМД позволяет создать компактные и технологические устройства (OO миллиона элементов памяти на площади 1 см) с менее сложной по сравнению с полупроводниковой микроинтегральной технологией, так как не требует проведения диффузионных процессов при их изготовлении.

Устройство обладает высокой надежностью и является внеконкурент5 ным по энергопотреблению на один бит хранимой информации, что позволяет создавать компактные -трансверсальные фильтры с высокими фильтрующими свойствами (длинной импульсной характеристики), обладающие высокими технологическими показателями.