RU182315U1 - Импульсный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций - Google Patents
Импульсный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций Download PDFInfo
- Publication number
- RU182315U1 RU182315U1 RU2018120144U RU2018120144U RU182315U1 RU 182315 U1 RU182315 U1 RU 182315U1 RU 2018120144 U RU2018120144 U RU 2018120144U RU 2018120144 U RU2018120144 U RU 2018120144U RU 182315 U1 RU182315 U1 RU 182315U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- nonlinear functions
- model
- utility
- linear approximator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/02—Digital function generators
-
- 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
- G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
- G06F7/48—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
- G06F7/544—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices for evaluating functions by calculation
- G06F7/556—Logarithmic or exponential functions
Abstract
Полезная модель относится к области вычислительной техники, а именно к импульсному кусочно-линейному аппроксиматору нелинейных функций, включающему в себя первый цифровой сигма-дельта модулятор первого порядка, выход которого подключен к усредняющему фильтру, подключенному к таблице опорных точек, выход которой подключен ко второму цифровому сигма-дельта модулятору первого порядка, выход которого является выходом импульсного кусочно-линейного аппроксиматора нелинейных функций. Полезная модель обеспечивает снижение ресурсоемкости реализации нелинейных функций на базе ПЛИС методом кусочно-линейной аппроксимации.
Description
Полезная модель относится к области вычислительной техники и может быть использована в различных областях науки и промышленности при создании устройств управления и цифровой обработки сигналов.
Из существующего уровня техники известен кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций [Lachowicz S. et al. Fast evaluation of nonlinear functions using FPGAs // Advances in Radio Science: ARS. - 2008. - T. 6. - C. 233.], который включает в себя таблицу опорных точек, два сумматора и операцию побитового сдвига.
Недостатком данного устройства является существенная ресурсоемкость при реализации на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Предлагаемая полезная модель направлена на решение технической задачи по устранению указанного недостатка.
Достигаемый при этом технический результат заключается в снижении ресурсоемкости реализации нелинейных функций на базе ПЛИС методом кусочно-линейной аппроксимации.
Технический результат достигается тем, что импульсный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций включает в себя первый цифровой сигма-дельта модулятор первого порядка, выход которого подключен к усредняющему фильтру, подключенному к таблице опорных точек, выход которой подключен ко второму цифровому сигма-дельта модулятору первого порядка, выход которого является выходом импульсного кусочно-линейного аппроксиматора нелинейных функций.
Указанные признаки полезной модели являются существенными и совокупность этих признаков достаточна для получения требуемого технического результата.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана блок-схема заявляемой полезной модели. Она содержит первый сигма-дельта модулятор первого порядка 1, усредняющий фильтр 2, таблицу опорных точек 3 и второй сигма-дельта модулятор первого порядка 4.
Работает устройство следующим образом. На его вход поступает аргумент аппроксимируемой нелинейной функции, который переводится при помощи первого сигма-дельта модулятора первого порядка 1 в импульсный поток, поступающий на усредняющий фильтр 2. Ширина окна N усредняющего фильтра 2 определяет количество опорных точек кусочно-линейной аппроксимации. Выход усредняющего фильтра 2, умноженный на N используется в качестве номера ячейки таблицы опорных точек 3. Таблица опорных точек 3 имеет 2N+1 ячеек, содержащих опорные точки аппроксимируемой нелинейной функции, которые адресуются 2N+1 возможными выходными значениями усредняющего фильтра 2. Выходом таблицы опорных точек 3 является значение выбранной при помощи выхода усредняющего фильтра 2 ячейки, которое поступает на вход второго сигма-дельта модулятора первого порядка 4, формирующего выходной импульсный поток полезной модели, соответствующий значению нелинейной функции при аргументе равном входу полезной модели.
Работоспособность была проверена на макете, который наглядно продемонстрировал получение требуемого технического результата. Предложенное устройство было реализовано на базе микросхемы ПЛИС Xilinx XC7A100T-1CSG324C, которая тактировалась генератором с частотой 100 МГц. Для сравнения на базе той же микросхемы ПЛИС был реализован известный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций [Lachowicz S. et al. Fast evaluation of nonlinear functions using FPGAs // Advances in Radio Science: ARS. - 2008. - T. 6. - C. 233.]. Предлагаемая полезная модель и ее известный аналог осуществляли кусочно-линейную аппроксимацию функции sin(2πx) по 256 опорным точкам, сохраненных в таблицу опорных точек с точностью 16 бит. Демодуляция выходных импульсных потоков осуществлялась при помощи усредняющего фильтра с окном 65535 измерений с периодом 10 не.
На фиг. 2 показана зависимость ошибки выходного результата предлагаемой полезной модели и известного кусочно-линейного аппроксиматора нелинейных функций от входного сигнала. Как видно из фиг. 2 оба устройства имеют сопоставимую точность. Среднеквадратическое отклонение (СКО) выхода полезной модели от эталонного значения 7,1494⋅10-8, СКО выхода известного аналога составило 7,1494⋅10-8, что указывает на незначительное превосходство полезной модели и говорит о ее работоспособности.
Результаты синтеза отмакетированного импульсного кусочно-линейного аппроксиматора нелинейных функций показали, что он требует для реализации 120 LUT6, в то время как известный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций на той же ПЛИС с теми же настройками оптимизации синтеза потребовал 187 LUT6. Таким образом, полезная модель требует в 1,55 раз меньше ресурсов ПЛИС, чем известный аналог, что говорит о достижении заявленного технического результата.
Claims (1)
- Импульсный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций, включающий в себя первый цифровой сигма-дельта модулятор первого порядка, выход которого подключен к усредняющему фильтру, подключенному к таблице опорных точек, выход которой подключен ко второму цифровому сигма-дельта модулятору первого порядка, выход которого является выходом импульсного кусочно-линейного аппроксиматора нелинейных функций.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018120144U RU182315U1 (ru) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Импульсный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018120144U RU182315U1 (ru) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Импульсный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU182315U1 true RU182315U1 (ru) | 2018-08-14 |
Family
ID=63177563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018120144U RU182315U1 (ru) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Импульсный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU182315U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU858013A1 (ru) * | 1978-04-10 | 1981-08-23 | Институт Электродинамики Ан Укрсср | Генератор нелинейных функций |
SU1109745A1 (ru) * | 1983-04-07 | 1984-08-23 | Предприятие П/Я Р-6378 | Устройство дл вычислени обратных функций |
US20020072828A1 (en) * | 2000-06-29 | 2002-06-13 | Aspen Technology, Inc. | Computer method and apparatus for constraining a non-linear approximator of an empirical process |
US20170286106A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Intel Corporation | Instruction, Circuits, and Logic for Piecewise Linear Approximation |
-
2018
- 2018-05-31 RU RU2018120144U patent/RU182315U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU858013A1 (ru) * | 1978-04-10 | 1981-08-23 | Институт Электродинамики Ан Укрсср | Генератор нелинейных функций |
SU1109745A1 (ru) * | 1983-04-07 | 1984-08-23 | Предприятие П/Я Р-6378 | Устройство дл вычислени обратных функций |
US20020072828A1 (en) * | 2000-06-29 | 2002-06-13 | Aspen Technology, Inc. | Computer method and apparatus for constraining a non-linear approximator of an empirical process |
US20170286106A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Intel Corporation | Instruction, Circuits, and Logic for Piecewise Linear Approximation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107819456B (zh) | 一种基于fpga进位链的高精度延时产生器 | |
KR101805698B1 (ko) | 델타-시그마 변조된 신호의 제곱 평균 제곱근을 결정하는 방법 및 디바이스 | |
CN114629476A (zh) | 高分辨率脉冲宽度调制信号产生电路 | |
RU182315U1 (ru) | Импульсный кусочно-линейный аппроксиматор нелинейных функций | |
CN109088624A (zh) | 一种双路时钟信号转脉宽调制信号电路 | |
CN102723921A (zh) | 基于现场可编程门阵列的数字锁相放大实现方法及系统 | |
CN203858282U (zh) | 一种中频宽带数字峰值检测电路 | |
JP6274818B2 (ja) | 弾性表面波センサを備えた特性測定装置 | |
CN205017281U (zh) | 超短波梳状谱信号产生电路 | |
CN104133409A (zh) | 一种对称性可调的三角波合成装置 | |
RU182699U1 (ru) | Импульсный блок расчета активационной функции искусственной нейронной сети | |
CN103595407A (zh) | 一种基于可编程连续变模分频器的小数分频电路及方法 | |
RU101291U1 (ru) | Функциональный генератор | |
Chekka et al. | High frequency Chirp signal generator using multi DDS approach on FPGA | |
Xie et al. | FPGA-based ultra-fast and wideband instantaneous frequency measurement receiver | |
CN104270095A (zh) | 基于cpld的单片方波信号倍频器及输出任意倍频信号的方法 | |
SHEN et al. | An improved line-drawing algorithm for arbitrary fractional frequency divider/multiplier based on FPGA | |
CN205193056U (zh) | 一种基于三端稳压管稳压设计的水质检测电路 | |
Gupta et al. | Efficient Design and FPGA Implementation of Digital Controller Using Xilinx SysGen® | |
Demyanenko et al. | Numerical study of chaotic dynamics of avalanche transit time microwave oscillator | |
Saxena et al. | Environment friendly energy efficient counter design on 28nm FPGA | |
RU183454U1 (ru) | Импульсный экспертный регулятор на базе форт процессора | |
RU2549174C1 (ru) | Цифроаналоговый генератор шума | |
CN204408275U (zh) | 一种s波段双通道下的变频模块 | |
CN219812140U (zh) | 多时钟源无毛刺切换电路 |