185634. lajstromszámú szabadalom • Előfizetői vonali hangfeldolgozó áramkör
1 185 634 2 lálóból, valamint egy 126 összeadó és akkumulátorból áll. A szűrő egyenlete: i= 22 Y°= 56 S <5> i= 0 Ez a szűrő lehetővé teszi, hogy egy végső digitális szűrő jelformálást végezzen. Ezenkívül annyi ritkító fokozatot tartalmaz, amennyi a mintavételi frekvenciának 16 kHz-re való redukálásához szükséges. Ez a szűrő lényegesen jobb védelmet nyújt a sávonkívüli komponensek ellen, mint egy átlagoló szűrő, és szükségtelenné tesz minden egyéb szűrőt az A/D átalakító előtti egyszerű, egypólusú szűrő kivételével. A szűrő egy N-edrészre történő frekvencia csökkentést több mint N szakaszos folyamatban valósít meg, és finomabb felbontást, valamint nagyobb dinamika tartományt tesz lehetővé ugyanazon A/D átalakító számára. A frekvencia redukáló szűrőben alkalmazott több mint N-szakaszos folyamathoz egy bizonyos memória kapacitásra van szükség, azt azonban minimálisra korlátozhatjuk, amint a 16. ábrán bemutatott kiviteli alak esetében is látható. Ez a kiviteli alak egyetlen 16 kHz-es kimenetű szűrőfokozatot alkot ellentétben a korábban leírt áramkörrel, amelyben több egyszerű szűrő több közbenső lépcsőben osztja le a mintavételi frekvenciát. Az A/D átalakító kimenete is hozzájárul a három különböző összegezés eredményeihez, amelyek a memóriába kerülnek. Továbbá az A/D átalakító kimenete 3 különböző állandóval megszorozva is hozzáadódik mindegyik összegben. Az összegezések különböző időpontokban mindig akkor fejeződnek be, amikor még egy újabb összegezés elkezdődött. Végeredményben egy interpoláló A/D átalakítót a következő három független műszer bármelyikével tökéletesíthetünk: (a) kiegészítjük egy második kompaktorral azért, hogy 6 (v. 8,5) dB-lel szélesebb dinamika tartományt és egy adott mintavételi frekvenciánál 6 dB-lel jobb felbontást kapjunk: (b) adaptív algoritmus segítségével tökéletesítjük a jelkövetést az átviteli sáv felső részében, és növeljük a dinamika tartományt ameddig csak szükséges, illetve ameddig csak a rendszer zaja korlátozó tényezőként fel nem lép: vagy (c) egy átlagoló szűrőt alakítunk át frekvencia redukáló szűrővé, amely több csillapítást biztosít az átfedés! frekvenciák környezetében, és amely több minta feldolgozás révén javítja a dinamika tartományt, a felbontást és csökkenti a zajt. Az interpoláló A/D átalakítót követő FIR-szűrő tervezésekor kihasználhatjuk ezt a lehetőséget, hogy az A/D átalakító kimenőjelét átalakíthatjuk olyan kóddá, amely csak magános 1-eseket tartalmaz. Ilyenkor a szűrőnek csak összeadási és léptetési (eltolási) műveleteket kell végrehajtani, és az összeadások száma megegyezik az együtthatók számával. Jóval szerényebb memória kapacitás is elegendő, mert mindegyik mintavétel csak kevés szót befolyásol. Például egy frekvencia-nyolcadoló 20- leágazásos szűrőben mindegyik bemeneti minta csak két vagy három másik kimeneti minta értékébe számít bele, nem pedig húsz mintába. Ezért az a;Ax; futóösszeget megtarthatjuk és nincs szükség arra, hogy a bemeneti mintát is tároljuk. Az első összeg részére a bemeneti mintát aj-val, a második részére (aj+ 8)-cal, a harmadik részére pedig (aj + 16)-tal szorozzuk. Amikor az összegnek mind a 20 tagja összegyűlt, akkor kiléptetjük a tároló regiszterből, ami ezáltal törlődik. Az említett szorzások vagy egy teljesen párhuzamos léptető rendszer, 12 vagy egy leágazásos léptető regiszter segítségével hajthatók végre. A párhuzamos léptetővel és párhuzamos összeadóval megvalósított teljesen párhuzamos léptetés lehetővé teszi, hogy mindegyik szorzás egyetlen órajelpcriódus alatt végbemenjen. Egy 20-leágazásos 32 kHz-es kimenő frekvenciájú szűrő 640 kHz-es összeadási frekvenciát igényel. Ha 2 MHz-es rendszer-órajelet használnák, akkor az említett léptető és összeadó 1 360 000 műveletet végezne másodpercenként. Egy egyszerű egybites összeadókat és 10 kapuból álló sorozatot használó párhuzamos struktúrához két léptető regiszterre és összegenként egy összeadóra, vagy pedig hat léptető regiszterre és három egybites összeadóra van szükség. Egy 16-bites szóhosszúság 4 MHz-es órajelet igényelne (feltételezve, hogy a mintavételi frekvencia 512 kHz-es). A digitális jelfeldolgozáson alapuló aluláteresztő szűrő tehát alkalmas arra, hogy az A/D átalakító kimenetén fellépő nagyfrekvenciás zavaró komponenseket elnyomja anélkül, hogy a sávon belüli jeleket csillapítaná. Ez a szűrő miután a belépő nagyfrekvenciás jeleket elnyomta, a kimenetén jóval kisebb mintavételi frekvenciával is képes kiadni a jelet, mint amivel azt az A/D átalakítóból kapta. Az ilyen redukáló (ritkító) szűrést az elvégzendő számítások mennyiségének csökkentése érdekében általában FIR-típusú szűrőkkel valósítják meg, mert az utóbbiaknak csak a leosztott mintavételi frekvenciájú kimenő mintákat kell kiszámolni. Jóllehet a legtöbb rendszerben egyszerű átlagoló szűrőt használnak N minta átlagolásán és a frekvencia N-edrészére való leosztására, az átlagoló szűrési eljárás nem csillapítja kellően a sávonkívüli jeleket. Az ismert bonyolultabb szűrők ebből a szempontból megfelelőek lennének, ezeknek azonban szorzásokat és összeadásokat kell végezni és hardware problémát jelentenek. Az alábbiak során ismertetünk egy olyan megoldást, amely egyszerű, kis sebességű módszert nyújt a bonyolult szűrési műveletek végrehajtására. A 4. ábrával illusztrált interpoláló A/D átalakító 17 szintet tartalmaz, amelyekhez a 0, ±00000001, ±00000011, ±00000111, ±00001111, ±00011111, + 00111111, ±01111111, és ±11111111 digitális kódsorozatot rendeli. Ezen kódok között azonban túl szoros összefüggés van és némi módosításra szorulnak, hogy alkalmasabbá váljanak a különleges szűrőstruktúrák számára. A kód-módosítás keretében meg keli változtatni a kódolóban lévő D/A átalakítót is, úgy, hogy az a legkisebb helyiértékű (LSB) bitet megkétszerezze és hozzáadja a második bit értékét. Ilyen műveletek elvégzése után a D/A átalakító kimenetén az egyes szinteket a 0, 1000000010, ±000000100, ±000001000, ±000010000, 1000100000, ± 001000000, ± 010000000 és ± 100000000 códok fogják képviselni. A léptető regiszter kódjait ebbe az új digitális alakba áttevő logikai áramkört a 17. ábrán Hutaijuk be. Az új kód a következő előnyökkel rendelkezik: (a) mindegyik kódban csak egyetlen 1-es (vagy egyetlen 0) szerepel, és (b) a kódsorozat mindegyik 'agja pontosan kétszerese az őt megelőzőnek (kivéve a zérus utáni kódot) Ezen tulajdonságok kihasználásával néhány egyedülálló szűrőstruktúrát lehet összeállítani. A szokásos szűrőkben általában bonyolult és költséges szorzókat és összeadókat kell alkalmazni, ez a szűrő azonban összeállítható egy egyszerű soros összeadóból, két léptető regiszterből és nyolc ÉS-kapuból, amint a : 7. ábrán láthatjuk. Az együtthatót képviselő 8-bites szó b 152 ílxtárolóból töltődik át a léptető 154 regiszterbe 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
