RU2670389C1 - Digital integrator - Google Patents
Digital integrator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670389C1 RU2670389C1 RU2018110562A RU2018110562A RU2670389C1 RU 2670389 C1 RU2670389 C1 RU 2670389C1 RU 2018110562 A RU2018110562 A RU 2018110562A RU 2018110562 A RU2018110562 A RU 2018110562A RU 2670389 C1 RU2670389 C1 RU 2670389C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- digital
- adder
- sum
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B19/00—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к областям радиотехники, измерительной и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах интегрирования в системах цифровой обработки сигналов, системах управления и специализированных вычислительных устройствах.The invention relates to the fields of radio engineering, measuring and computing equipment and can be used in integration devices in digital signal processing systems, control systems and specialized computing devices.
Известно устройство цифрового интегрирования [1] на базе реверсивного счетчика, в котором отсчеты сигнала преобразуются в последовательность импульсов, что снижает точность и скорость вычисления интеграла.It is known a digital integration device [1] based on a reversible counter, in which the signal samples are converted into a sequence of pulses, which reduces the accuracy and speed of calculating the integral.
Известны цифровые интеграторы [2-4] на базе накапливающих сумматоров со сбросом, в которых отсутствует возможность непрерывного (текущего) интегрирования по выборке заданного объема, что снижает их быстродействие.Known digital integrators [2-4] on the basis of accumulating adders with a reset, in which there is no possibility of continuous (current) integration of a sample of a given volume, which reduces their performance.
Известны цифровые интеграторы на базе цифровых усредняющих фильтров, например, с окном Дирихле [5] или с конечной импульсной характеристикой [6]. Их недостатком является сложность аппаратной реализации при большой выборке отсчетов сигнала.Digital integrators based on digital averaging filters are known, for example, with a Dirichlet window [5] or with a finite impulse response [6]. Their disadvantage is the complexity of the hardware implementation with a large sample of signal samples.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является цифровой интегратор [7], содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), генератор тактовых импульсов, элементы памяти с реверсивными счетчиками и многовходовой многоразрядный сумматор. Его недостатками являются сложность реализации многовходового сумматора и накопление отдельных разрядов отсчетов в реверсивных счетчиках, в которых при наличии ложного срабатывания ошибочный результат будет сохраняться неограниченно долго, что приведет к неустранимому сбою работы интегратора.The closest in technical essence to the proposed device is a digital integrator [7] containing an analog-to-digital converter (ADC), a clock pulse generator, memory elements with reversible counters and a multi-input multi-digit adder. Its disadvantages are the complexity of the implementation of a multi-input adder and the accumulation of individual digits of counts in reversible counters, in which, in the presence of false positives, the erroneous result will be maintained indefinitely, which will lead to an irreparable failure of the integrator.
Основной операцией, определяющей эффективность цифрового интегрирования, является накопление (последовательное суммирование) отсчетов из выборки заданного объема, увеличение которого повышает точность результата, но усложняет аппаратную реализацию устройства.The main operation that determines the efficiency of digital integration is the accumulation (sequential summation) of samples from a sample of a given volume, the increase of which increases the accuracy of the result, but complicates the hardware implementation of the device.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение непрерывного цифрового интегрирования сигнала по выборке отсчетов заданного объема с высокой точностью при минимальных аппаратных затратах.The objective of the proposed technical solution is to ensure continuous digital integration of the signal from a sample of samples of a given volume with high accuracy with minimal hardware costs.
Поставленная задача решается тем, что цифровой интегратор, содержащий АЦП, последовательно соединенный с ним элемент памяти и генератор тактовых импульсов (ГТИ), дополнительно содержит n каскадно соединенных двухвходовых сумматоров (СУМ) (
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.The proposed technical solution is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 – результаты моделирования работы интегратора при гармоническом входном сигнале, на фиг. 3 – результаты моделирования для импульсного сигнала, а на фиг. 4 – оценка относительной погрешности интегрирования.FIG. 1 shows a block diagram of the device, FIG. 2 shows the results of modeling the operation of an integrator with a harmonic input signal; FIG. 3 shows the simulation results for a pulse signal, and FIG. 4 - estimation of the relative error of integration.
Интегрируемый сигнал 1 поступает на вход АЦП 2, который по тактовым импульсам ГТИ 3, выход которого соединен с тактовым входом АЦП 2, формирует отсчеты, которые записываются в ячейку памяти (регистр) 4. Выход ячейки памяти 4 подключен к соединенным между собой первому входу первого сумматора
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Входной сигнал
с абсолютной погрешностью R, равной [8]with an absolute error of R equal to [8]
где
Как видно, при заданном интервале интегрирования
Отсчеты
которая складывается в нем с суммойwhich is summed up in it with the sum
ранее записанной в регистре сдвига 6-n на
представляющая собой нормированное значение 7 интеграла (1):representing the normalized value of the 7 integral (1):
Эта величина записывается в регистр результата 8 и на его выходе появляется результат интегрирования 9. После записи суммы отсчетов в регистр результата по импульсам ГТИ содержимое регистров сдвига 6-k (
Нетрудно видеть, что для вычисления полной суммы (3) требуется
В случае гармонического входного сигнала
Результат имитационного моделирования работы интегратора вида The result of the simulation of the work of the integrator type
На фиг. 3а показана временная диаграмма входного импульсного сигнала с периодом, равным
При ограниченной разрядности АЦП погрешность интегрирования значительно увеличивается. На фиг. 4 приведена полученная в результате моделирования зависимость относительной максимальной погрешности With a limited ADC bit width, the integration error increases significantly. FIG. 4 shows the resulting dependence of the relative maximum error
от числа m разрядов АЦП для гармонического сигнала вида фиг. 2а при
С уменьшением амплитуды сигнала погрешность повышается, то есть целесообразно проводить масштабирование преобразования сигнала в последовательность отсчетов. При увеличении объема выборки до
Частота квантования АЦП от ГТИ должна выбираться не менее чем в 30-50 раз выше граничной частоты спектра входного сигнала.The quantization frequency of the ADC from the GTI should be chosen at least 30-50 times higher than the cutoff frequency of the spectrum of the input signal.
Источники информацииInformation sources
1. Трохин В.М., Перельмутер В.М., Энтина В.И. Цифроаналоговые системы автоматического управления. – К.: Технiка, 1979. – 160 с.1. Trokhin V.M., Perelmuter V.M., Entin V.I. Digital-analog automatic control systems. - K .: Technika, 1979. - 160 p.
2. Новиков Ю.В. Введение в цифровую схемотехнику. – М.: Интенет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 343 с.2. Novikov Yu.V. Introduction to digital circuitry. - M .: Intenet-University of Information Technologies; BINOMIAL. Laboratory of Knowledge, 2007. - 343 p.
3. Дрозд А.В., Полин Е.Л., Нестеренко С.А., Николенко А.А., Ногина Е.Н. Устройство цифрового интегрирования // Авторское свидетельство SU 1532922А1, МПК G06F7/64 от 30.12.89 (Бюлл. № 48).3. Drozd A.V., Polin E.L., Nesterenko S.A., Nikolenko A.A., Nogina E.N. Digital integration device // Copyright certificate SU 1532922A1, IPC G06F7 / 64 dated 12/30/89 (Bull. No. 48).
4. Полян Л.Е., Угер В.Г. Цифровой интегратор // Патент № 2029357, МПК G06F7/64 от 20.02.1995; заявка № 5043408/24 от 26.05.1992.4. Polyan L.E., Uger V.G. Digital integrator // Patent No. 2029357, IPC G06F7 / 64 dated 02/20/1995; Application No. 5043408/24 of 05/26/1992.
5. Гутников В.С. Фильтрация измерительных сигналов. – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 122 с.5. Gutnikov V.S. Filtering measurement signals. - L .: Energoatomizdat, 1990. - 122 p.
6. Солонина А.И., Улахович Д.А., Арбузов С.М., Соловьева Е.Б. Основы цифровой обработки сигналов. – СПб.: БХВ Петербург, 2005. – 768 с.6. Solonina A.I., Ulakhovich D.A., Arbuzov S.M., Solov'eva E.B. Basics of digital signal processing. - SPb .: BHV Petersburg, 2005. - 768 p.
7. Ледовских В.И., Бухтияров С.А. Цифровой интегратор // Авторское свидетельство SU 1478214А1, МПК G06F7/64 от 07.05.89 (Бюлл. № 17).7. Ledovskikh V.I., Bukhtiyarov S.A. Digital integrator // Copyright certificate SU 1478214А1, IPC G06F7 / 64 dated 05/07/89 (Bull. No. 17).
8. Гусак А.А., Гусак Г.М., Бричикова Е.А. Справочник по высшей математике. – Мн.: ТетраСистеис, 1999. – 640 с.8. Gusak A.A., Gusak G.M., Brichikova E.A. Handbook of higher mathematics. - Minsk: TetraSisteis, 1999. - 640 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110562A RU2670389C1 (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | Digital integrator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110562A RU2670389C1 (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | Digital integrator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2670389C1 true RU2670389C1 (en) | 2018-10-22 |
Family
ID=63923502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018110562A RU2670389C1 (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | Digital integrator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2670389C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4701871A (en) * | 1983-10-07 | 1987-10-20 | Sony Corporation | Signal generator using digital memory |
SU1478214A1 (en) * | 1987-06-08 | 1989-05-07 | Воронежский Политехнический Институт | Digital integrator |
RU2030092C1 (en) * | 1991-02-25 | 1995-02-27 | Научно-производственное предприятие "Полет" | Digital frequency synthesizer |
RU2344541C1 (en) * | 2007-10-08 | 2009-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | Digital synthesiser of frequencies |
-
2018
- 2018-03-26 RU RU2018110562A patent/RU2670389C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4701871A (en) * | 1983-10-07 | 1987-10-20 | Sony Corporation | Signal generator using digital memory |
SU1478214A1 (en) * | 1987-06-08 | 1989-05-07 | Воронежский Политехнический Институт | Digital integrator |
RU2030092C1 (en) * | 1991-02-25 | 1995-02-27 | Научно-производственное предприятие "Полет" | Digital frequency synthesizer |
RU2344541C1 (en) * | 2007-10-08 | 2009-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | Digital synthesiser of frequencies |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109104190B (en) | Time-to-digital conversion circuit based on multiple sampling | |
RU2670389C1 (en) | Digital integrator | |
RU2735488C1 (en) | Digital correlator | |
US3947673A (en) | Apparatus for comparing two binary signals | |
RU2662412C1 (en) | Digital measuring of statistical characteristics of random signals | |
CN1235132C (en) | Fixed time-interval sampling interpolation calculating method and apparatus thereof | |
RU2710990C1 (en) | Digital integrator | |
Day et al. | A real time digital signal processing solution for radar pulse compression | |
CN102710237B (en) | First-order digital low-pass filtering method, filter and electronic equipment | |
RU2751020C1 (en) | Digital phase shift meter for harmonic signals | |
RU2771593C1 (en) | Probabilistic apparatus for calculating the average total power | |
SU928363A1 (en) | Device for performing fourier transform | |
FI62603B (en) | SPECIALDATAMASKIN FOER BEHANDLING AV STATISTICAL UPPGIFTER | |
RU2253892C1 (en) | Device for measuring two-dimensional distributions of random processes | |
RU2616877C1 (en) | Digital generator of harmonic signals | |
RU2249851C2 (en) | Device for measuring distributions of random processes | |
RU2254674C2 (en) | Device for functional coding of pulse-width signals | |
RU2625530C1 (en) | Device for calculating function type z=√x2 + y2 | |
SU815888A1 (en) | Method of discriminating pulse signal | |
RU164227U1 (en) | NOISE MATRIX FORMER | |
RU70735U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF THE COMMUNICATION CHANNEL | |
SU477420A1 (en) | Processor for online correlation analysis | |
SU972437A1 (en) | Device for evaluating dynamic process energy characteristics in mountain rock mass | |
RU2160926C1 (en) | Walsh function spectrum analyzer | |
SU570025A1 (en) | Device for conversion of pulse frequency |