前语
有时候咱们需求进行某一个特定量级的丈量，可是噪声或偶发搅扰引起的数据过错或许会影响丈量。假定咱们有一个参数丈量电路，偶然会记载一个过错数值，这时咱们就要以某种办法对丈量值进行“过滤”，滤除记载值中的过错数值。
本文将介绍一个可以在噪声环境中削减或滤除偶发过错丈量值的数字电路。
智能移动平均数
推迟线(DL)电路是一个广为人知的概念，是一个可将电信号推迟一段时间的逻辑元件。从DDR SDRAM (双倍数据率同步动态随机存取存储器)到DLL(推迟锁相环)，推迟线的运用规模非常广泛。在DL推迟线模块内，为生成一个确认性移相信号，咱们需求设定逻辑元件的延时，并调整延时设置，以补偿制程、电压和温度(PVT)对丈量值的影响。
图1: 推迟线示例
图 1给出一个预订数量的推迟单元构成的推迟线电路和经过装备字完结的反应通道(Dfb)的示例，经过推迟装备字，可以在Din引脚输入信号和Dout引脚输出信号之间设定所需 延时。每个推迟单元在Din和Dl两个引脚之间生成固定的通道延时。
咱们可以经过多种办法核算契合抱负推迟要求的装备字，核算已知时钟延伸一个周期所需推迟单元的数量便是其间一种办法。确认一个推迟单元的延时不难。图2所示是这种核算办法的原理;ClkIN 是已知时钟信号，输出是延伸一个周期的ClkIN信号。这个模块的输出(推迟单元的数量)用于确认推迟线的装备，如图1所示。
图2: 推迟装备字核算示例
假如噪声或搅扰在ClkIN上引起尖峰，丈量精确度将会遭到过错数据的影响。众所 周知，过错的设置或许导致推迟线电路暂时性功用紊乱。假定在一段时间内，参阅周期比标称值小许多或大许多，输入延伸线的新核算值将会与曾经的数值有很大差异。图1所示的DL将会生成一个过错信号，被随机颤动信号吸收。
图3中的示例描绘了当参阅时钟ClkIN有一个大的峰对峰颤动脉冲时所产生的状况，这时推迟单元数量的核算值不同于标称值。
图3: ClkIN上的尖峰信号和过错推迟核算示例
关于这种问题，咱们可以运用一个数字过错补偿电路，经过智能办法核算这些数据的移动平均数。查看图3示例中推迟核算值，过错数据(delay=15和delay=12)可以疏忽丢掉，由于这些核算值远远小于平均数，一起可以运用新的采样的平均数delay=30更新上一个平均数。
移动平均数的原理(图4)是收集N个最新的丈量值 ，然后核算这些数值的平均数。只要新数据值与上一次N个采样的实践平均数不同不是很大时，新数据才会加进缓冲电路(Sx)。
图4: 智能移动平均数电路
图 4所未的有限状况机(FSM)可以精确地办理这项使命，查看每个新校准值，并将其与此刻的平均数最大值和最小值进行比照。当新数值在设定规模外时，新数据将被滤除，不加进移动平均数内。
明显这个电路是取模运算，可是保存已存储采样数量(Sx)的二次幂才是使运算逻辑最小化的最佳设置，这样可以最大极限削减加法器元件数量，节约通用除法器。新输入数据向右移两位，履行除四运算，零本钱。
用于保存采样的缓冲器(Sx)的容量是M-2，这儿M 代表输入数据总线位宽。该电路是由三个有进位功用的全加器组成，运算成果被有限状况机用于查看新输入数据。
有限状况机便是为该电路带来一些智能的逻辑电路。图5所示是有限状况机的流程图。
图5: 智能移动平均数FSM
在启动时，由于比较点没有平均值可用，所以第一个数据保存在Sx缓冲器内，代表初始瞬态值。当缓冲器写满数据时，开端核算平均值。当时钟频率高时，数据通道或许遭到应力，为防止这个问题，可以加进一个小的计数器推迟。图 5所示的AVERAGE代表稳态。这儿有限状况机在等候一个新的数据点，该数据点将与下一个状况上的平均值CHECK DATA比照。从硬件视点看，比较使命量不大，并且对滤除过错采样很有用。数据比较进程与咱们要丈量的数据有关。当数据遭到PVT影响时，例如，本文评论的推迟线，由于主要是温度改变影响数据，所以数值改变比较小。在这种状况下，咱们估计新输入数据与前一个平均数和最新四个数据的平均值不同不大。关于这种特殊状况，可以选用下面办法完结数据比较进程：
· 只比较最高有用位
· 假如这部分与平均值相差不太大，新数据将被保存，一起平均值也会相应地更新
· 假如这部分与平均值相差太大，新数据将被丢掉，平均值坚持不变。
图6给出一个比较表的示例。新输入数据的或许取值规模分红四部分，只要最高有用位用于数据比较，某些状况还需求查看第三位。当新数据的最高有用位是“00”时，前四个采样平均值的最高有用位在“00”和“01”之间是可以承受的。不然，新输入数据将被丢掉。相同，当输入数据是“01”、“10、”、“11”时，新输入数据将被丢掉。
图6: 数据比较办法
定论
本文评论一个可以滤除逻辑电路输入数据遭到各种搅扰的数字电路，例如，滤除本文评论的推迟线输入信号遭到的搅扰。这个智能移动平均数电路有助于下降搅扰影响，不仅仅核算平均值，还能滤除或许严重影响移动平均数的过错采样，过错采样滤除规矩取决于输入数据的估计改变速率。在本文中咱们看到，假如影响数据的要素是温度，咱们估计采样改变率很小，在这种状况下，比较逻辑简略，元件数量少。
计数平均数所需的元件数量还取决于过错数据的产生率;假如仅仅偶发过错，平均数逻辑单元数量就会少些(例如，图4);假如偶发过错产生率高，则有必要进步缓冲器容量，运用8个或16个元件。
