RU2143724C1 - Device for differentiation - Google Patents
Device for differentiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143724C1 RU2143724C1 RU98118283A RU98118283A RU2143724C1 RU 2143724 C1 RU2143724 C1 RU 2143724C1 RU 98118283 A RU98118283 A RU 98118283A RU 98118283 A RU98118283 A RU 98118283A RU 2143724 C1 RU2143724 C1 RU 2143724C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- inputs
- group
- adder
- multiplier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении систем, включающих операции дифференцирования. The invention relates to automation and computer engineering and can be used in the construction of systems including differentiation operations.
Известные устройства (АС СССР N 1233152 G 06 F 7/70 от 23.05.86, АС СССР N 1187182 G 06 F 7/18 от 23.10.85) позволяют осуществлять дифференцирование, но обладают низкой точностью вследствие неполного учета информации о гладкости дифференцируемого процесса. Known devices (USSR AS N 1233152 G 06 F 7/70 from 05.23.86, USSR AS N 1187182 G 06 F 7/18 from 10.23.85) allow differentiation, but have low accuracy due to incomplete accounting of information about the smoothness of the differentiable process.
Наиболее близким к заявляемому устройству по своей технической сущности является устройство дифференцирования, входящее в состав устройства оценивания несущей частоты (Патент RU 2100812, опубликованный 27.12.97, Бюл. N 12, п. 13 формулы изобретения, фиг. 16, с. 89). Closest to the claimed device in its technical essence is a differentiation device, which is part of the device for estimating the carrier frequency (Patent RU 2100812, published December 27, 1997, Bull.
Устройство-прототип содержит формирователь коэффициентов gn 1, первая группа входов которого является первой группой входов блока дифференцирования, блок формирования кубического В-сплайна и блок формирования локального кубического сплайна, первая группа входов которого соединена с выходами формирователя коэффициентов, шестой вход объединен со вторым входом формирователя коэффициентов и является вторым входом блока дифференцирования, выходы являются выходами блока дифференцирования, а вторая, третья, четвертая и пятая группы входов соединены соответственно с четвертой, третьей, второй и первой группами выходов блока формирования кубического В-сплайна, входы которого являются третьей группой входов блока дифференцирования.The prototype device contains a coefficient generator g n 1 , the first group of inputs of which is the first group of inputs of the differentiation unit, a cubic B-spline forming unit and a local cubic spline forming unit, the first group of inputs of which is connected to the outputs of the coefficient generator, the sixth input is combined with the second input coefficient shaper and is the second input of the differentiation unit, the outputs are the outputs of the differentiation unit, and the second, third, fourth and fifth groups of inputs in are connected respectively with the fourth, third, second and first groups of outputs of the cubic B-spline forming unit, the inputs of which are the third group of inputs of the differentiation unit.
Известное техническое решение обладает недостаточной точностью дифференцирования функции, которая характеризуется погрешностью, равной [1]
μ1= const1•h4•f
где fmax (5) - максимум пятой производной функции f(x);
h - расстояние между отсчетами функции f(x).The known technical solution has insufficient accuracy of differentiation of the function, which is characterized by an error equal to [1]
μ 1 = const 1 • h 4 • f
where f max (5) is the maximum of the fifth derivative of the function f (x);
h is the distance between the samples of the function f (x).
Причем эта точность обеспечивается для функций, имеющих непрерывную шестую производную (f(x) ∈ C6). При дифференцировании функций, имеющих непрерывную седьмую производную (f(x) ∈ C7), в данном устройстве не полностью учитывается информация о гладкости функций, вследствие чего прототип не обеспечивает необходимой точности.Moreover, this accuracy is ensured for functions having a continuous sixth derivative (f (x) ∈ C 6 ). When differentiating functions having a continuous seventh derivative (f (x) ∈ C 7 ), information on the smoothness of functions is not fully taken into account in this device, as a result of which the prototype does not provide the necessary accuracy.
Целью изобретения является разработка устройства, обеспечивающего более, высокую точность дифференцирования функций, имеющих непрерывную седьмую производную (f(x) ∈ C7).
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство дифференцирования, содержащее формирователь коэффициентов gn 1, блок формирования локального сплайна и блок формирования В-сплайна, причем первая группа входов формирователя коэффициентов gn 1 является первой входной информационной шиной устройства дифференцирования, а второй вход формирователя коэффициентов gn 1 объединен с седьмым входом блока формирования локального сплайна и является входной тактовой шиной устройства дифференцирования, а выходы формирователя коэффициентов gn 1 соединены с первой группой входов блока формирования локального сплайна, выходы которого являются выходной шиной устройства дифференцирования, а вторая, третья, четвертая и пятая группы входов соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой группами выходов блока формирования В-сплайна, первая группа входов которого является второй входной информационной шиной устройства дифференцирования, второй вход формирователя коэффициентов gn 1 подключен ко второму входу блока формирования В-сплайна. Пятая группа выходов блока формирования В-сплайна соединена с шестой группой входов блока формирования локального сплайна.The aim of the invention is to develop a device that provides more, high accuracy of differentiation of functions having a continuous seventh derivative (f (x) ∈ C 7 ).
This goal is achieved by the fact that in the known differentiation device containing the shaper coefficients g n 1 , a local spline forming unit and a B-spline forming unit, the first group of inputs of the coefficient shaper g n 1 is the first input information bus of the differentiation device, and the second input of the shaper of the coefficients g n 1 is combined with the seventh input of the local spline forming unit and is the input clock bus of the differentiation device, and the outputs of the coefficient shaper Entries g n 1 are connected to the first group of inputs of the local spline forming unit, the outputs of which are the output bus of the differentiation device, and the second, third, fourth and fifth groups of inputs are connected respectively to the first, second, third and fourth groups of outputs of the B-spline forming unit, the first group of inputs of which is the second input information bus of the differentiation device, the second input of the factor shaper g n 1 is connected to the second input of the B-spline forming unit. The fifth group of outputs of the B-spline forming unit is connected to the sixth group of inputs of the local spline forming unit.
Формирователь коэффициентов gn 1 выполнен содержащим первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый умножители, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый элементы начальной установки, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый элементы задержки и первый, второй и третий сумматоры. Первые группы входов первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и одиннадцатого умножителей, информационные входы пятого и девятого элементов задержки и первая группа информационных входов первого сумматора объединены с первой группой входов формирователя коэффициентов gn 1. Вторая группа входов первого умножителя соединена с выходами первого элемента начальной установки. Выходы первого умножителя соединены со второй группой информационных входов первого сумматора. Третья группа информационных входов первого сумматора соединена с выходами первого элемента задержки. Информационные входы первого элемента задержки соединены с выходами второго умножителя. Вторая группа входов второго умножителя соединена с выходами второго элемента начальной установки. Вторая группа входов третьего умножителя соединена с выходами третьего элемента начальной установки, а выходы соединены с информационными входами второго элемента задержки. Выходы второго элемента задержки соединены с четвертой группой информационных входов первого сумматора. Пятая группа информационных входов первого сумматора соединена с выходами третьего элемента задержки. Информационные входы третьего элемента задержки соединены с выходами четвертого умножителя. Вторая группа входов четвертого умножителя соединена с выходами четвертого элемента начальной установки. Вторая группа информационных входов пятого умножителя соединена с выходами пятого блока начальной установки. Выходы пятого умножителя соединены с информационными входами четвертого элемента задержки. Выходы четвертого элемента задержки соединены с шестой группой информационных входов первого сумматора. Выходы первого сумматора соединены со второй группой входов девятого умножителя. Первая группа входов девятого умножителя соединена с выходами девятого элемента начальной установки. Выходы девятого умножителя соединены с первой группой информационных входов третьего сумматора. Третья группа информационных входов третьего сумматора соединена с выходами девятого элемента задержки. Четвертая группа информационных входов третьего сумматора соединена с выходами одиннадцатого элемента задержки. Информационные входы одиннадцатого элемента задержки соединены с выходами одиннадцатого умножителя. Вторая группа входов одиннадцатого умножителя соединена с выходами одиннадцатого элемента начальной установки. Вторая группа информационных входов третьего сумматора соединена с выходами десятого элемента задержки. Информационные входы десятого элемента задержки соединены с выходами десятого умножителя. Вторая группа входов десятого умножителя соединена с выходами десятого элемента начальной установки. Первая группа входов десятого умножителя соединена с выходами второго сумматора, первая группа информационных входов второго сумматора соединена с выходами пятого элемента задержки. Вторая группа информационных входов второго сумматора соединена с выходами шестого элемента задержки. Информационные входы шестого элемента задержки соединены с выходами шестого умножителя. Вторая группа входов шестого умножителя соединена с выходами шестого элемента начальной установки. Вторая группа входов седьмого умножителя соединена с выходами седьмого элемента начальной установки. Выходы седьмого умножителя соединены с информационными входами седьмого элемента задержки. Выходы седьмого элемента задержки соединены с третьей группой информационных входов второго сумматора. Четвертая группа информационных входов второго сумматора соединена с выходами восьмого элемента задержки. Информационные входы восьмого элемента задержки соединены с выходами восьмого умножителя. Вторая группа информационных входов восьмого умножителя соединена с выходами восьмого элемента начальной установки. Входы управления первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого и одиннадцатого элементов задержки, первого, второго и третьего сумматоров объединены и соединены со вторым входом формирователя коэффициентов gn 1. Выходы третьего сумматора соединены со второй группой входов двенадцатого умножителя. Первая группа входов двенадцатого умножителя соединена с выходами двенадцатого элемента начальной установки. Выходы двенадцатого умножителя являются выходами формирователя коэффициентов gn 1.The coefficient generator g n 1 is made containing the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth multipliers, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, the tenth, eleventh and twelfth elements of the initial installation, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth and eleventh delay elements and the first, second and third adders. The first groups of inputs of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and eleventh multipliers, the information inputs of the fifth and ninth delay elements and the first group of information inputs of the first adder are combined with the first group of inputs of the generator of coefficients g n 1 . The second group of inputs of the first multiplier is connected to the outputs of the first element of the initial installation. The outputs of the first multiplier are connected to the second group of information inputs of the first adder. The third group of information inputs of the first adder is connected to the outputs of the first delay element. The information inputs of the first delay element are connected to the outputs of the second multiplier. The second group of inputs of the second multiplier is connected to the outputs of the second element of the initial installation. The second group of inputs of the third multiplier is connected to the outputs of the third element of the initial installation, and the outputs are connected to the information inputs of the second delay element. The outputs of the second delay element are connected to the fourth group of information inputs of the first adder. The fifth group of information inputs of the first adder is connected to the outputs of the third delay element. The information inputs of the third delay element are connected to the outputs of the fourth multiplier. The second group of inputs of the fourth multiplier is connected to the outputs of the fourth element of the initial installation. The second group of information inputs of the fifth multiplier is connected to the outputs of the fifth block of the initial installation. The outputs of the fifth multiplier are connected to the information inputs of the fourth delay element. The outputs of the fourth delay element are connected to the sixth group of information inputs of the first adder. The outputs of the first adder are connected to the second group of inputs of the ninth multiplier. The first group of inputs of the ninth multiplier is connected to the outputs of the ninth element of the initial installation. The outputs of the ninth multiplier are connected to the first group of information inputs of the third adder. The third group of information inputs of the third adder is connected to the outputs of the ninth delay element. The fourth group of information inputs of the third adder is connected to the outputs of the eleventh delay element. The information inputs of the eleventh delay element are connected to the outputs of the eleventh multiplier. The second group of inputs of the eleventh multiplier is connected to the outputs of the eleventh element of the initial installation. The second group of information inputs of the third adder is connected to the outputs of the tenth delay element. The information inputs of the tenth delay element are connected to the outputs of the tenth multiplier. The second group of inputs of the tenth multiplier is connected to the outputs of the tenth element of the initial installation. The first group of inputs of the tenth multiplier is connected to the outputs of the second adder, the first group of information inputs of the second adder is connected to the outputs of the fifth delay element. The second group of information inputs of the second adder is connected to the outputs of the sixth delay element. The information inputs of the sixth delay element are connected to the outputs of the sixth multiplier. The second group of inputs of the sixth multiplier is connected to the outputs of the sixth element of the initial installation. The second group of inputs of the seventh multiplier is connected to the outputs of the seventh element of the initial installation. The outputs of the seventh multiplier are connected to the information inputs of the seventh delay element. The outputs of the seventh delay element are connected to a third group of information inputs of the second adder. The fourth group of information inputs of the second adder is connected to the outputs of the eighth delay element. The information inputs of the eighth delay element are connected to the outputs of the eighth multiplier. The second group of information inputs of the eighth multiplier is connected to the outputs of the eighth element of the initial installation. The control inputs of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth and eleventh delay elements, the first, second and third adders are combined and connected to the second input of the factor generator g n 1 . The outputs of the third adder are connected to the second group of inputs of the twelfth multiplier. The first group of inputs of the twelfth multiplier is connected to the outputs of the twelfth element of the initial installation. The outputs of the twelfth multiplier are the outputs of the shaper coefficients g n 1 .
Блок формирования В-сплайна выполнен содержащим первый, второй, третий и четвертый умножители, блок преобразования в дополнительный код, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой сумматоры, первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки возведения в четвертую степень, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы задержки и первый, второй, третий, четвертый и пятый блоки начальной установки. Первая группа входов первого умножителя соединена с первой группой входов блока формирования В-сплайна. Вторая группа входов первого умножителя соединена с выходами пятого элемента начальной установки. Выходы первого умножителя соединены со входами первого блока возведения в четвертую степень, первой группой информационных входов первого сумматора, первой группой информационных входов второго сумматора и входами блока преобразования в дополнительный код. Выходы блока преобразования в дополнительный код соединены с первой группой информационных входов третьего сумматора и входами пятого блока возведения в четвертую степень. Выходы пятого блока возведения в четвертую степень соединены с информационными входами пятого элемента задержки и первой группой входов четвертого умножителя. Вторая группа входов четвертого умножителя соединена с выходами первого элемента начальной установки и второй группой входов третьего умножителя. Первая группа входов третьего умножителя соединена с выходами первого блока возведения в четвертую степень, информационными входами четвертого элемента задержки и первой группой входов второго умножителя. Вторая группа входов второго умножителя соединена с выходами второго элемента начальной установки. Выходы второго умножителя соединены с первой группой информационных входов пятого сумматора. Третья группа информационных входов пятого сумматора соединена с выходами четвертого умножителя и второй группой информационных входов шестого сумматора. Первая группа информационных входов шестого сумматора соединена с выходами третьего элемента задержки. Выходы шестого сумматора соединены с четвертой группой выходов блока формирования В-сплайна. Первая группа выходов блока формирования В-сплайна соединена с выходами четвертого элемента задержки. Пятая группа выходов блока формирования В-сплайна соединена с выходами пятого элемента задержки. Выходы четвертого элемента начальной установки соединены со второй группой информационных входов третьего сумматора и второй группой информационных входов второго сумматора. Выходы второго сумматора соединены со входами третьего блока возведения в четвертую степень. Выходы третьего блока возведения в четвертую степень соединены с информационными входами второго элемента задержки. Выходы второго элемента задержки соединены со второй группой информационных входов четвертого сумматора. Первая группа входов четвертого сумматора соединена с выходами третьего умножителя. Выходы четвертого сумматора соединены со второй группой выходов блока формирования В-сплайна. Третья группа выходов блока формирования В-сплайна соединена с выходами пятого сумматора. Вторая группа информационных входов пятого сумматора соединена с выходами первого элемента задержки. Информационные входы первого элемента задержки соединены с выходами второго блока возведения в четвертую степень. Входы второго блока возведения в четвертую степень соединены с выходами первого сумматора. Вторая группа входов первого сумматора соединена с выходами третьего элемента начальной установки. Выходы третьего сумматора соединены со входами четвертого блока возведения в четвертую степень. Выходы четвертого блока возведения в четвертую степень соединены с информационными входами третьего элемента задержки. Управляющий вход третьего элемента задержки объединен с управляющими входами первого, второго, четвертого и пятого элементов задержки, первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого сумматоров и вторым входом блока формирования В-сплайна. Блок формирования локального сплайна выполнен содержащим первый, второй, третий, четвертый и пятый умножители, первый, второй, третий и четвертый элементы задержки, сумматор и регистр. Вторые группы входов первого, второго, третьего, четвертого и пятого умножителей объединены и соединены с первой группой входов блока формирования локального сплайна. Первые группы входов пятого, четвертого, третьего, второго и первого умножителей соответственно соединены с шестой, пятой, четвертый, третьей и второй группами входов блока формирования локального сплайна. Выходы первого умножителя соединены с первой группой информационных входов сумматора. Вторая группа информационных входов сумматора соединена с выходами первого элемента задержки. Информационные входы первого элемента задержки соединены с выходами второго умножителя. Выходы третьего умножителя соединены с информационными входами второго элемента задержки. Выходы второго элемента задержки соединены с третьей группой информационных входов сумматора. Четвертая группа информационных входов сумматора соединена с выходами третьего элемента задержки. Информационные входы третьего элемента задержки соединены с выходами четвертого умножителя. Выходы пятого умножителя соединены с информационными входами четвертого элемента задержки. Выходы четвертого элемента задержки соединены с пятой группой информационных входов сумматора. Управляющий вход четвертого элемента задержки объединен со входами управления первого, второго и третьего элементов задержки, сумматора и регистра. Информационные входы регистра соединены с выходами сумматора. Выходы регистра соединены с выходами блока формирования локального сплайна. The B-spline forming unit is made comprising first, second, third and fourth multipliers, an additional code conversion unit, first, second, third, fourth, fifth and sixth adders, first, second, third, fourth and fifth fourth degree raising blocks, the first, second, third, fourth and fifth delay elements and the first, second, third, fourth and fifth blocks of the initial installation. The first group of inputs of the first multiplier is connected to the first group of inputs of the B-spline forming unit. The second group of inputs of the first multiplier is connected to the outputs of the fifth element of the initial installation. The outputs of the first multiplier are connected to the inputs of the first fourth degree block, the first group of information inputs of the first adder, the first group of information inputs of the second adder and the inputs of the conversion unit to the additional code. The outputs of the conversion unit to the additional code are connected to the first group of information inputs of the third adder and the inputs of the fifth block of raising to the fourth degree. The outputs of the fifth fourth degree block are connected to the information inputs of the fifth delay element and the first group of inputs of the fourth multiplier. The second group of inputs of the fourth multiplier is connected to the outputs of the first element of the initial installation and the second group of inputs of the third multiplier. The first group of inputs of the third multiplier is connected to the outputs of the first block raising to the fourth degree, the information inputs of the fourth delay element and the first group of inputs of the second multiplier. The second group of inputs of the second multiplier is connected to the outputs of the second element of the initial installation. The outputs of the second multiplier are connected to the first group of information inputs of the fifth adder. The third group of information inputs of the fifth adder is connected to the outputs of the fourth multiplier and the second group of information inputs of the sixth adder. The first group of information inputs of the sixth adder is connected to the outputs of the third delay element. The outputs of the sixth adder are connected to the fourth group of outputs of the B-spline forming unit. The first group of outputs of the B-spline forming unit is connected to the outputs of the fourth delay element. The fifth group of outputs of the B-spline forming unit is connected to the outputs of the fifth delay element. The outputs of the fourth element of the initial installation are connected to the second group of information inputs of the third adder and the second group of information inputs of the second adder. The outputs of the second adder are connected to the inputs of the third block raising to the fourth degree. The outputs of the third fourth degree block are connected to the information inputs of the second delay element. The outputs of the second delay element are connected to the second group of information inputs of the fourth adder. The first group of inputs of the fourth adder is connected to the outputs of the third multiplier. The outputs of the fourth adder are connected to the second group of outputs of the B-spline forming unit. The third group of outputs of the B-spline forming unit is connected to the outputs of the fifth adder. The second group of information inputs of the fifth adder is connected to the outputs of the first delay element. The information inputs of the first delay element are connected to the outputs of the second fourth degree block. The inputs of the second block raising to the fourth degree are connected to the outputs of the first adder. The second group of inputs of the first adder is connected to the outputs of the third element of the initial installation. The outputs of the third adder are connected to the inputs of the fourth block raising to the fourth degree. The outputs of the fourth fourth degree block are connected to the information inputs of the third delay element. The control input of the third delay element is combined with the control inputs of the first, second, fourth and fifth delay elements, the first, second, third, fourth, fifth and sixth adders and the second input of the B-spline forming unit. The local spline forming unit is made containing the first, second, third, fourth and fifth multipliers, the first, second, third and fourth delay elements, an adder and a register. The second groups of inputs of the first, second, third, fourth and fifth multipliers are combined and connected to the first group of inputs of the local spline forming unit. The first groups of inputs of the fifth, fourth, third, second and first multipliers are respectively connected to the sixth, fifth, fourth, third and second groups of inputs of the local spline forming unit. The outputs of the first multiplier are connected to the first group of information inputs of the adder. The second group of information inputs of the adder is connected to the outputs of the first delay element. The information inputs of the first delay element are connected to the outputs of the second multiplier. The outputs of the third multiplier are connected to the information inputs of the second delay element. The outputs of the second delay element are connected to the third group of information inputs of the adder. The fourth group of information inputs of the adder is connected to the outputs of the third delay element. The information inputs of the third delay element are connected to the outputs of the fourth multiplier. The outputs of the fifth multiplier are connected to the information inputs of the fourth delay element. The outputs of the fourth delay element are connected to the fifth group of information inputs of the adder. The control input of the fourth delay element is combined with the control inputs of the first, second and third delay elements, the adder and the register. Information inputs of the register are connected to the outputs of the adder. The outputs of the register are connected to the outputs of the local spline forming unit.
Перечисленная новая совокупность существенных признаков заявленного устройства обеспечивает более высокую точность дифференцирования функций, имеющих непрерывную седьмую производную (f(x) ∈ C7). Это достигается тем, что в работе устройства учитывается априорная информация о степени гладкости функции.The listed new set of essential features of the claimed device provides a higher accuracy of differentiation of functions having a continuous seventh derivative (f (x) ∈ C 7 ). This is achieved by the fact that the device takes into account a priori information about the degree of smoothness of the function.
Так, из [1, 2] известно, что для дифференцирования функции сплайнами минимального шаблона четвертой степени можно получить расчетные выражения. В качестве реализации устройства однократного дифференцирования в соответствии со способом оценивания несущей частоты и устройством для его осуществления (патент RU 2100812 C1, опубликованный 27.12.97, Бюл. N 36, с. 29-32, выражения (15-24)) и статьей, изложенной в [2], рассмотрим сплайн четвертой степени. Для него m=5, поэтому r=4 (наибольшее четное число, меньшее, чем m). Поэтому для вычисления первой производной (s=1) на основе приведенных источников можно получить следующее выражение:
(2)
где gn = [zn+1 - zn - (zn+2 - 3zn+1 + 3zn - zn-1)/4 + 13(zn+3 - 5zn+2 + 10zn+1 - 10zn + 5zn-1 - z2-n)/240]/h; (3)
zn - n-й отсчет функции f(x);
τ = m•τo;
m = 1, 2,..., M;
M - количество точек дифференцирования;
τo∈ [-0,5, 0,5].
Реализация (2) в виде устройства позволяет вычислять производные функций f(x) ∈ C7 с точностью, определяемой погрешностью [2]
μ2= const2•h5•f
где fmax (6) - максимум шестой производной функции f(x).So, from [1, 2] it is known that for differentiating a function with splines of a minimal fourth-degree template, one can obtain calculated expressions. As an implementation of a device for a single differentiation in accordance with the method of estimating the carrier frequency and a device for its implementation (patent RU 2100812 C1, published 12.27.97, Bull.
(2)
where g n = [z n + 1 - z n - (z n + 2 - 3z n + 1 + 3z n - z n-1 ) / 4 + 13 (z n + 3 - 5z n + 2 + 10z n + 1 - 10z n + 5z n-1 - z 2-n) / 240] / h; (3)
z n is the n-th sample of the function f (x);
τ = m • τ o ;
m = 1, 2, ..., M;
M is the number of differentiation points;
τ o ∈ [-0.5, 0.5].
Implementation of (2) in the form of a device allows us to calculate the derivatives of functions f (x) ∈ C 7 with an accuracy determined by the error [2]
μ 2 = const 2 • h 5 • f
where f max (6) is the maximum of the sixth derivative of the function f (x).
Точность же устройства-прототипа не лучше приведенной в выражении (1). Поэтому, например, для функций f ∈ C7 при h = 0,1 и в случае const1•fmax (5) ≈ const2•fmax (6) выигрыш μ1/μ2 может достигать значения, равного десяти.The accuracy of the prototype device is not better than that given in expression (1). Therefore, for example, for functions f ∈ C 7 with h = 0.1 and in the case const 1 • f max (5) ≈ const 2 • f max (6), the gain μ 1 / μ 2 can reach a value of ten.
Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых:
на фиг. 1 приведена структурная схема заявленного устройства;
на фиг. 2 представлена структурная схема формирователя коэффициентов gn 1;
на фиг. 3 представлена структурная схема блока формирования параметров В-сплайна;
на фиг. 4 приведена структурная схема блока формирования локального сплайна;
на фиг. 5 показан один из возможных вариантов реализации элемента задержки;
на фиг. 6 показан вариант реализации элемента начальной установки;
на фиг. 7 приведен вариант реализации элемента возведения в четвертую степень.The claimed device is illustrated by drawings, in which:
in FIG. 1 shows a structural diagram of the claimed device;
in FIG. 2 is a structural diagram of a shaper of coefficients g n 1 ;
in FIG. 3 is a structural diagram of a block for generating B-spline parameters;
in FIG. 4 is a structural diagram of a block for forming a local spline;
in FIG. 5 shows one possible implementation of the delay element;
in FIG. 6 shows an embodiment of an initial setup element;
in FIG. 7 shows a variant of the implementation of the element of raising to the fourth degree.
Устройство дифференцирования, показанное на фиг. 1, состоит из формирователя коэффициентов gn 1 1, блока формирования локального сплайна 2 и блока формирования В-сплайна 3. Первая группа входов формирователя коэффициентов gn 1 1 является первой входной информационной шиной устройства дифференцирования. Второй вход формирователя коэффициентов gn 1 1 является входной тактовой шиной устройства дифференцирования. Выходы формирователя коэффициентов gn 1 1 соединены с первой группой входов блока формирования локального сплайна 2. Выходы блока формирования локального сплайна 2 являются выходной шиной устройства дифференцирования. Вторая, третья, четвертая и пятая группы входов блока формирования локального сплайна 2 соединены соответственно с первой, второй, третьей и четвертой группой выходов блока формирования В-сплайна 3. Первая группа входов блока формирования В-сплайна 3 является второй входной информационной шиной устройства дифференцирования. Блок формирования локального сплайна 2 снабжен седьмым входом, который подключен ко второму входу формирователя коэффициентов gn 1 1 и ко второму входу блока формирования В-сплайна 3. Пятая группа выходов блока формирования В-сплайна 3 соединена с шестой группой входов блока формирования локального сплайна 2.The differentiation device shown in FIG. 1, consists of a
Формирователь коэффициентов gn 1 1, показанный на фиг. 2, состоит из первого 11, второго 13, третьего 16, четвертого 19, пятого 112, шестого 116, седьмого 119, восьмого 122, девятого 128, десятого 130, одиннадцатого 133 и двенадцатого 138 умножителей, первого 12, второго 15, третьего 18, четвертого 111, пятого 114, шестого 118, седьмого 121, восьмого 124, девятого 127, десятого 129, одиннадцатого 135 и двенадцатого 137 элементов начальной установки, первого 14, второго 17, третьего 110, четвертого 113, пятого 115, шестого 117, седьмого 120, восьмого 123, девятого 132, десятого 131 и одиннадцатого 134 элементов задержки, первого 125, второго 126 и третьего 136 сумматоров. Первые группы входов первого 11, второго 13, третьего 16, четвертого 19, пятого 112, шестого 116, седьмого 119, восьмого 122 и одиннадцатого 133 умножителей, информационные входы пятого 115 и девятого 132 элементов задержки и первая группа информационных входов первого сумматора 125 объединены с первой группой входов формирователя коэффициентов gn 1 1. Вторая группа входов первого умножителя 11 соединена с выходами первого элемента начальной установки 12. Выходы первого умножителя 11 соединены со второй группой информационных входов первого сумматора 125. Третья группа информационных входов первого сумматора 125 соединена с выходами первого элемента задержки 14. Информационные входы первого элемента задержки 14 соединены с выходами второго умножителя 13. Вторая группа входов второго умножителя 13 соединена с выходами второго элемента начальной установки 15. Вторая группа входов третьего умножителя 16 соединена с выходами третьего элемента начальной установки 18, а выходы соединены с информационными входами второго элемента задержки 17. Выходы второго элемента задержки 17 соединены с четвертой группой информационных входов первого сумматора 125. Пятая группа информационных входов первого сумматора 125 соединена с выходами третьего элемента задержки 110. Информационные входы третьего элемента задержки 110 соединены с выходами четвертого умножителя 19. Вторая группа входов четвертого умножителя 19 соединена с выходами четвертого элемента начальной установки 111. Вторая группа информационных входов пятого умножителя 112 соединена с выходами пятого элемента начальной установки 114. Выходы пятого умножителя 112 соединены с информационными входами четвертого элемента задержки 113. Выходы четвертого элемента задержки 113 соединены с шестой группой информационных входов первого сумматора 125. Выходы первого сумматора 125 соединены со второй группой входов девятого умножителя 128. Первая группа входов девятого умножителя 128 соединена с выходами девятого элемента начальной установки 127. Выходы девятого умножителя 128 соединены с первой группой информационных входов третьего сумматора 136. Третья группа информационных входов третьего сумматора 136 соединена с выходами девятого элемента задержки 132. Четвертая группа информационных входов третьего сумматора 136 соединена с выходами одиннадцатого элемента задержки 134. Информационные входы одиннадцатого элемента задержки 134 соединены с выходами одиннадцатого умножителя 133. Вторая группа входов одиннадцатого умножителя 133 соединена с выходами одиннадцатого элемента начальной установки 135. Вторая группа информационных входов третьего сумматора 136 соединена с выходами десятого элемента задержки 131. Информационные входы десятого элемента задержки 131 соединены с выходами десятого умножителя 130. Вторая группа входов десятого умножителя 130 соединена с выходами десятого элемента начальной установки 129. Первая группа входов десятого умножителя 130 соединена с выходами второго сумматора 126. Первая группа информационных входов второго сумматора 126 соединена с выходами пятого элемента задержки 115. Вторая группа информационных входов второго сумматора 126 соединена с выходами шестого элемента задержки 117. Информационные входы шестого элемента задержки 117 соединены с выходами шестого умножителя 116. Вторая группа входов шестого умножителя 116 соединена с выходами шестого элемента начальной установки 118. Вторая группа входов седьмого умножителя 119 соединена с выходами седьмого элемента начальной установки 121. Выходы седьмого умножителя 119 соединены с информационными входами седьмого элемента задержки 120. Выходы седьмого элемента задержки 120 соединены с третьей группой информационных входов второго сумматора 126. Четвертая группа информационных входов второго сумматора 126 соединена с выходами восьмого элемента задержки 123. Информационные входы восьмого элемента задержки 123 соединены с выходами восьмого умножителя 122. Вторая группа информационных входов восьмого умножителя 122 соединена с выходами восьмого элемента начальной установки 124. Входы управления первого 14, второго 17, третьего 110, четвертого 113, пятого 115, шестого 117, седьмого 120, восьмого 123, девятого 132, десятого 131 и одиннадцатого 134 элементов задержки и первого 125, второго 126 и третьего 136 сумматоров объединены и соединены со вторым входом формирователя коэффициентов gn 1 1. Выходы третьего сумматора 136 соединены со второй группой входов двенадцатого умножителя 138. Первая группа входов двенадцатого умножителя 138 соединена с выходами двенадцатого элемента начальной установки 137. Выходы двенадцатого умножителя 138 являются выходами формирователя коэффициентов gn 1 1.The
Блок формирования параметров В-сплайна 3, показанный на фиг. 3, состоит из первого 31, второго 311, третьего 312 и четвертого 316 умножителей, преобразователя в дополнительный код 32, первого 33, второго 34, третьего 35, четвертого 318, пятого 319 и шестого 320 сумматоров, первого 36, второго 37, третьего 38, четвертого 39 и пятого 320 элементов возведения в четвертую степень, первого 313, второго 314, третьего 315, четвертого 317 и пятого 312 элементов задержки, и первого 322, второго 323, третьего 324, четвертого 325 и пятого 326 элементов начальной установки. Первая группа входов первого умножителя 31 соединена с первой группой входов блока формирования В-сплайна 3. Вторая группа входов первого умножителя 31 соединена с выходами пятого элемента начальной установки 326. Выходы первого умножителя 31 соединены со входами первого элемента возведения в четвертую степень 36, первой группой информационных входов первого сумматор 33, первой группой информационных входов второго сумматора 34 и входами преобразователя в дополнительный код 32. Выходы преобразователя в дополнительный код 32 соединены с первой группой информационных входов третьего сумматора 35 и входами пятого элемента возведения в четвертую степень 310. Выходы пятого элемента возведения в четвертую степень 310 соединены с информационными входами пятого элемента задержки 321 и первой группой входов четвертого умножителя 316. Вторая группа входов четвертого умножителя 316 соединена с выходами первого элемента начальной установки 322 и второй группой входов третьего умножителя 312. Первая группа входов третьего умножителя 312 соединена с выходами первого элемента возведения в четвертую степень 36, информационными входами четвертого элемента задержки 317 и первой группой входов второго умножителя 311. Вторая группа входов второго умножителя 311 соединена с выходами второго элемента начальной установки 323. Выходы второго умножителя 311 соединены с первой группой информационных входов пятого сумматора 319. Третья группа информационных входов пятого сумматора 319 соединена с выходами четвертого умножителя 318 и второй группой информационных входов шестого сумматора 320. Первая группа информационных входов шестого сумматора 320 соединена с выходами третьего элемента задержки 315. Выходы шестого сумматора 320 соединены с четвертой группой выходов блока формирования В-сплайна 3. Первая группа выходов блока формирования В-сплайна 3 соединена с выходами четвертого элемента задержки 317. Пятая группа выходов блока формирования В-сплайна 3 соединена с выходами пятого элемента задержки 321. Выходы четвертого элемента начальной установки 325 соединены со второй группой информационных входов третьего сумматора 35 и второй группой информационных входов второго сумматора 34. Выходы второго сумматора 34 соединены со входами третьего элемента возведения в четвертую степень 38. Выходы третьего элемента возведения в четвертую степень 38 соединены с информационными входами второго элемента задержки 314. Выходы второго элемента задержки 314 соединены со второй группой информационных входов четвертого сумматора 318. Первая группа входов четвертого сумматора 318 соединена с выходами третьего умножителя 312. Выходы четвертого сумматора 318 соединены со второй группой выходов блока формирования В-сплайна 3. Третья группа выходов блока формирования В-сплайна 3 соединена с выходами пятого сумматора 319. Вторая группа информационных входов пятого сумматора 319 соединена с выходами первого элемента задержки 313. Информационные входы первого элемента задержки 313 соединены с выходами второго элемента возведения в четвертую степень 37. Входы второго элемента возведения в четвертую степень 37 соединены с выходами первого сумматора 33. Вторая группа входов первого сумматора 33 соединена с выходами третьего элемента начальной установки 324. Выходы третьего сумматора 35 соединены со входами четвертого элемента возведения в четвертую степень 39. Выходы четвертого элемента возведения в четвертую степень 39 соединены с информационными входами третьего элемента задержки 315. Управляющий вход третьего элемента задержки 315 объединен с управляющими входами первого 313, второго 214, четвертого 317 и пятого 321 элементов задержки, первого 33, второго 34, третьего 35, четвертого 318, пятого 319 и шестого 320 сумматоров и вторым входом блока формирования В-сплайна 3. The B-
Блок формирования локального сплайна 2, показанный на фиг. 4, состоит из первого 21, второго 22, третьего 23, четвертого 24 и пятого 25 умножителей, первого 26, второго 27, третьего 28 и четвертого 29 элементов задержки, сумматора 210 и регистра 211. Вторые группы входов первого 21, второго 22, третьего 23, четвертого 24 и пятого 25 умножителей объединены и соединены с первой группой входов блока формирования локального сплайна 2. Первые группы входов пятого 25, четвертого 24, третьего 23, второго 22 и первого 21 умножителей соответственно соединены с шестой, пятой, четвертой, третьей и второй группами входов блока формирования локального сплайна 2. Выходы первого умножители 21 соединены с первой группой информационных входов сумматора 210. Вторая группа информационных входов сумматора 210 соединена с выходами первого элемента задержки 26. Информационные входы первого элемента задержки 26 соединены с выходами второго умножителя 22. Выходы третьего умножителя 23 соединены с информационными входами второго элемента задержки 27. Выходы второго элемента задержки 27 соединены с третьей группой информационных входов сумматора 210. Четвертая группа информационных входов сумматора 210 соединена с выходами третьего элемента задержки 28. Информационные входы третьего элемента задержки 28 соединены с выходами четвертого умножителя 24. Выходы пятого умножителя 25 соединены с информационными входами четвертого элемента задержки 29. Выходы четвертого элемента задержки 29 соединены с пятой группой информационных входов сумматора 210. Управляющий вход четвертого элемента задержки 29 объединен со входами управления первого 26, второго 27 и третьего 28 элементов задержки, сумматора 210 и регистра 211. Информационные входы регистра 211 соединены с выходами сумматора 210. Выходы регистра 211 соединены с выходами блока формирования локального сплайна 2. The local
Заявленное устройство работает следующим образом. The claimed device operates as follows.
В исходном состоянии на вторую информационную шину устройства подается значение параметра τo. На тактовую шину поступают тактовые импульсы типа меандр, под воздействием которых с поступлением на первую информационную шину устройства дифференцирования дискретных значений функции f(x) блок 1 формирует значения коэффициентов gn 1. Данные значения поочередно поступают на первую группу входов блока формирования локального сплайна 2. На вторую, третью, четвертую, пятую и шестую группы входов последнего подаются соответствующие значения с первой, второй, третьей, четвертой и пятой групп выходов блока формирования В-сплайна 3. Далее в блоке формирования локального сплайна 2 про исходит умножение указанных значений на коэффициенты gn 1 и суммирование полученных произведений (см. выражение (2)). В результате на выходе устройства формируется значение производной функции f'(x).In the initial state, the parameter τ o is supplied to the second information bus of the device. The clock bus receives clock pulses of the meander type, under the influence of which, upon receipt of the discrete values of the function f (x) on the first information bus, the
Работа формирователя коэффициентов gn 1 осуществляется в соответствии с выражением (3).The operation of the shaper coefficients g n 1 is carried out in accordance with the expression (3).
В исходном состоянии на выходах первого 12, второго 15, третьего 18, четвертого 111, пятого 114, шестого 118, седьмого 121, восьмого 124, девятого 127, десятого 129, одиннадцатого 135 и двенадцатого 137 элементов начальной установки формируются коды чисел соответственно: -5, 10, -10, 5, -1, -3, 3, -1, 13/240, - 1/4, -1, 1/24. При подаче на второй вход блока 1 управляющих импульсов на информационный вход блока 1 поступают значения функции f(x): zn-2, zn-1, ..., zn+3. Последние поочередно следуют: на первые входы умножителей 11, 13, 16, 19, 112, 116, 119, 122 и 133, входы элементов задержки 115, 131 и 132 и первый информационный вход сумматора 125. Элементы 11 - 114 формируют пять слагаемых, которые поступают на информационные входы сумматора 125 одновременно. Шестое слагаемое поступает со входа блока 1 на первый информационный вход сумматора 125 непосредственно. Результат вычисления в сумматоре 125 - значения (zn+3 - 5zn+2 + 10zn+1 - 10zn + 5zn-1 - zn-2). Элементы 115 - 124 формируют четыре слагаемых для сумматора 126. Все четыре слагаемых подаются на информационные входы сумматора 126 одновременно. В результате выполнения операции сложения на выходе сумматора 126 формируются значения (zn+2 - 3zn+1 + 3zn - zn-1). Величина (zn+3 - 5zn+2 + 10zn+1 - 10zn + 5zn-1 - zn-2), умноженная на 13/240 в блоке 128, является первым слагаемым для сумматора 136. Вторым слагаемым является значение (zn+2 - 3zn+1 + 3zn - zn-1), умноженное в умножителе 130 на число - 1/4 и задержанное в элементе задержки 131. Третьим слагаемым является значение zn+1 функции f(x), задержанное в блоке 132. Четвертым слагаемым является значение 2z функции f(x), умноженное в блоке 133 на -1 и задержанное в элементе задержки 134. Результат выполнения в сумматоре 136 операции суммирования умножается в умножителе 138 на число 1/24. В результате на выходе блока 1 формируется искомое значение коэффициента gn 1.In the initial state, at the outputs of the first 12, second 15, third 18, fourth 111, fifth 114, sixth 118, seventh 121, eighth 124, ninth 127, tenth 129, eleventh 135 and twelfth 137 elements of the initial setting, number codes are generated, respectively: -5 , 10, -10, 5, -1, -3, 3, -1, 13/240, - 1/4, -1, 1/24. When applying to the second input of
Один из возможных вариантов построения элементов задержки 14, 17, 110, 113, 117, 120, 123, 131, 132 и 134 показан на фиг. 5. Указанные блоки являются однотипными. Для элементов задержки 14, 115, 117 и 131 n = 2. Для элементов задержки 17 и 120 n = 3. Для элементов задержки 110 и 123 n = 4. Для элемента задержки 132 n = 8. Для элемента задержки 134 n = 6. Можно реализовать на микросхемах К155ИР13. One of the possible options for constructing
Входящие в структурную схему заявляемого устройства элементы известны и описаны, например, в [3] -[7] . Так, в [3] описаны принципы построения и примеры реализации регистров на с. 104-105 (можно реализовать на микросхеме К155ИР13 - с. 111 рис. 1.78). The elements included in the structural diagram of the claimed device are known and described, for example, in [3] - [7]. So, in [3] construction principles and examples of register implementation are described on p. 104-105 (can be implemented on the K155IR13 chip - p. 111 Fig. 1.78).
Принцип работы умножителей известен и описан в [4] на с.163-221. Могут быть реализованы на микросхемах SN54284 и SN54285 (см. [4] с. 305, рис. 6.3.12) или на микросхеме ADSP1016 (см. [5] с. 502, табл. 7.4). The principle of operation of the multipliers is known and described in [4] on p.163-221. They can be implemented on the SN54284 and SN54285 microcircuits (see [4] p. 305, Fig. 6.3.12) or on the ADSP1016 microcircuit (see [5] p. 502, Table 7.4).
Принцип работы сумматоров известен и описан в [6] на с. 184-198. Полный сумматор описан в [7] на с. 152, рис. 1.112 и с. 153, рис. 1.113. Можно реализовать на элементах ИСКЛ. ИЛИ - К155ЛП5, И - К155ЛИ1, ИЛИ - из ИЛИ-НЕ К155ЛЕ4 И НЕ К155ЛН1. The principle of operation of adders is known and described in [6] on p. 184-198. The full adder is described in [7] on p. 152, fig. 1.112 and p. 153, fig. 1.113. It can be implemented on the elements of EXCL. OR - K155LP5, AND - K155LI1, OR - from OR-NOT K155LE4 AND NOT K155LN1.
Один из возможных вариантов реализации элементов начальной установки приведен на фиг. 6. One possible embodiment of the initial installation elements is shown in FIG. 6.
Блок формирования В-сплайна 3 работает следующим образом. Block forming a B-
В исходном состоянии на выходах элементов начальной установки 322 - 325 формируются коды чисел соответственно: -5, 10, 2, 1. На выходе элемента начальной установки 326 формируется код числа m, соответствующего номеру точки дифференцирования. На управляющий вход блока 3 поступают управляющие сигналы с тактовой шины устройства. На второй информационный вход блока 3 подается значение τo. Указанная величина поступает на первую группу входов умножителя 31, а на другую группу его входов - значение m с выхода элемента начальной установки 326. В результате выполнения операции умножения на выходах умножителя 31 формируется значение τ = m•τo. Последнее поступает на входы преобразователя в дополнительный код 32, на выходах которого имеем значение (1-τ). Значение τ c выходов умножителя 31 поступает также на первые группы информационных входов сумматоров 33 и 34, а на первую группу входов сумматора 35 - значение (1-τ). На вторые группы входов сумматоров 34 и 35 подается код числа 1, а на вторую группу входов сумматора 33 - код числа 2. Под воздействием сигналов, поступающих по тактовой шине, на выходах сумматоров 33, 34 и 35 формируются значения соответственно (2+τ), (1+τ) и (2-τ). Указанные величины поступают на входы соответствующих элементов возведения в четвертую степень 37, 38 и 39. На входы элемента возведения в четвертую степень 36 поступает значение τ с выходов умножителя 31. На входы элемента возведения в четвертую степень 310 - (1-τ) с выхода преобразователя в дополнительный код 32. На выходах элементов возведения в четвертую степень 36, 37, 38, 39 и 310 имеем значения соответственно τ4, (τ+2)4, (τ+1)4, (2-τ)4 и (1-τ)4. Величина τ4 с выходов элемента возведения в четвертую степень 36 поступает на первые группы входов умножителей 311 и 312. На вторую группу входов умножителя 311 подается код числа 10, а на вторую группу входов умножителя 312 - код числа -5. В результате выполнения операции умножения на выходах умножителей 311 и 312 формируются значения соответственно 10τ4 и -5τ4. Последние поступают на первые группы информационных входов сумматоров соответственно 319 и 318. На вторые группы информационных входов сумматоров 318 и 319 подаются величины соответственно (τ+1)4 (через элемент задержки 314) и (τ+2)4 (через элемент задержки 313). Значение (1-τ)4 с выходов элемента возведения в четвертую степень 310 поступает на первую группу входов умножителя 316, на вторую группу входов которого подается код числа -5. В результате выполнения операции умножения на выходах умножителя 316 формируется значение -5(1-τ)4. Последнее подается на вторую группу информационных входов сумматора 320. На первую группу информационных входов сумматора 320 поступает значение (2-τ)4 выходов элемента возведения в четвертую степень 39 через элемент задержки 315. В результате выполнения операций суммирования в элементах 318, 319 и 320 на выходах последних имеем значения соответственно Указанные величины поступают соответственно на второй, третий и четвертый выходы блока формирования В-сплайна 3. На первый и пятый выходы блока 3 подаются значения соответственно τ4 (с выходов элемента возведения в четвертую степень 36 через элемент задержки 317) и (1-τ)4 (с выходов элемента возведения в четвертую степень 310 через элемент задержки 321). Таким образом, указанные значения формируются на выходах блока 3 одновременно.In the initial state, at the outputs of the elements of the initial installation 322 - 325, codes of numbers are generated, respectively: -5, 10, 2, 1. At the output of the element of the
Принцип реализации преобразователя в дополнительный код 32 известен и описан в [8] на с. 462 - 468. Можно реализовать на микросхемах К155ЛАЗ, К155ЛП5, К155ЛЕ4 и К155ЛН1. Умножители могут быть реализованы на микросхемах SN54284 и SN54285 или на микросхеме ADSP1016. Сумматоры можно реализовать на элементах ИСКЛ. ИЛИ - К155ЛП5, И - К155ЛИ1, ИЛИ - из ИЛИ-НЕ К155ЛЕ4 и НЕ К155ЛН1. Элементы начальной установки реализуются в соответствии с фиг. 6. Один из возможных вариантов реализации элементов возведения в четвертую степень приведен на фиг. 7. The principle of implementation of the converter into
Элементы задержки, входящие в состав блока 3, реализуются в соответствии с фиг. 5, причем для элементов 313 - 315 выбирается n = 2, а для элементов 317 и 321 n = 3. The delay elements included in
Блок формирования локального сплайна 2 работает следующим образом. С выхода блока 1 коэффициенты gn 1 одновременно поступают на первые группы входов умножителей 21- 25. На вторые группы входов последних подаются значения В сплайна с выходов блока 3. В результате с выхода умножителя 21 на первый информационный вход сумматора 210 поступает значение с выхода умножителя 22 через элемент задержки 26 на второй информационный вход сумматора 210 - значение (1/24)gn-1[(2-τ)4-5(1-τ)4], с выхода умножителя 23 через элемент задержки 27 на третий информационный вход сумматора 210 - значение (1/24)gn[(τ+2)4-5(τ+1)4+10τ4], с выхода умножителя 24 через элемент задержки 28 на четвертый информационный вход сумматора 210 - значение (1/24)gn+1[(1+τ)4-5τ4], с выхода умножителя 25 через элемент задержки 29 на четвертый информационный вход сумматора 210 - значение (1/24)gn+2•τ4. Результат суммирования в сумматоре 210 - искомое значение производной функции f'(x) записывается в регистр 211 под воздействием импульса, подаваемого на его управляющий вход. Элементы задержки, входящие в состав блока 2, реализуются в соответствии с фиг. 5, причем для элемента 26 выбирается n = 2, для элемента 27 n = 3, для элемента 28 n = 4, для элемента 29 n = 5. Умножители могут быть реализованы на микросхемах SN54284 и SN54285 или на микросхеме ADSP1016. Сумматор можно реализовать на элементах ИСКЛ. ИЛИ - К155ЛП5, И - К155ЛИ1, ИЛИ - из ИЛИ-НЕ К155ЛЕ4 и НЕ К155ЛН1. Регистр можно реализовать на микросхеме К155ИР13.Block forming a
Литература
1. Желудев В. А. Восстановление функций и их производных по сеточным данным с погрешностью при помощи локальных сплайнов. //Журнал вычислительной математики и математической физики. -1987. - Том 27. - N 1. - С. 22-34.Literature
1. Zheludev V. A. Restoration of functions and their derivatives from grid data with an error using local splines. // Journal of Computational Mathematics and Mathematical Physics. -1987. -
2. Желудев В. А. Локальная сплайн-аппроксимация на равномерной сетке. //Журнал вычислительной математики и математической физики. - 1987.- Том 27. -N 9. -С. 1296- 1310. 2. Zheludev V. A. Local spline approximation on a uniform grid. // Journal of Computational Mathematics and Mathematical Physics. - 1987.-
3. В.Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. - М.: Радио и связь, 1988. 3. V.L. Awl. Popular digital circuits. Directory. - M.: Radio and Communications, 1988.
4. М. А. Карцев, В.А. Брик. Вычислительные системы и синхронная арифметика. - М.: Радио и связь, 1981. 4. M.A. Kartsev, V.A. Brick. Computing systems and synchronous arithmetic. - M.: Radio and Communications, 1981.
5. Д. Гивоне, Р. Россе. Микропроцессоры и микрокомпьютеры: Вводный курс: Пер. с англ. - М.: Мир, 1983. 5. D. Givone, R. Rosset. Microprocessors and microcomputers: Introductory course: Trans. from English - M.: Mir, 1983.
6. В. Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. 2-е изд., испр. - Челябинск: Металлургия, 1989. 6. V. L. Shilo. Popular digital circuits. Directory. 2nd ed., Rev. - Chelyabinsk: Metallurgy, 1989.
8. Л.М. Гольденберг. Импульсные и цифровые устройства. М.: Связь, 1973. 8. L.M. Goldenberg. Pulse and digital devices. M .: Communication, 1973.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98118283A RU2143724C1 (en) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | Device for differentiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98118283A RU2143724C1 (en) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | Device for differentiation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2143724C1 true RU2143724C1 (en) | 1999-12-27 |
Family
ID=20211047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98118283A RU2143724C1 (en) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | Device for differentiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2143724C1 (en) |
-
1998
- 1998-10-06 RU RU98118283A patent/RU2143724C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2724188B2 (en) | Digital interpolation device | |
EP0685127B1 (en) | Calculation of a scalar product in a direct-type fir filter | |
JPH0661792A (en) | Digital filter | |
CN1979411A (en) | Method for realizing high-speed divider and apparatus therefor | |
CN101617235B (en) | Method and apparatus for implementing finite impulse response filters without the use of multipliers | |
EP0137386B1 (en) | Digital multiplying circuit | |
JPH08508857A (en) | Method and arrangement for multiplying a binary input signal by a tap coefficient in a transposed digital FIR filter and method for designing a transposed digital filter | |
RU2143724C1 (en) | Device for differentiation | |
RU2148271C1 (en) | Device for differentiation | |
RU2143725C1 (en) | Device for double differentiation | |
US20030065463A1 (en) | Digital sample sequence conversion device | |
RU2148272C1 (en) | Device for double differentiation | |
EP0246911B1 (en) | Improvements in or relating to multistage electrical signal processing apparatus | |
SE448928B (en) | SET TO IMPROVE AMPLIFYING REGULATION WITH REGARD TO A DIGITAL SIGNAL AND AMPLIFYING CONTROL CIRCUIT FOR APPLYING THE SET | |
EP0016604A1 (en) | Apparatus for converting successive digital values to analog form | |
US20080225937A1 (en) | Method and system of providing a high speed tomlinson-harashima precoder | |
CN115438790B (en) | Quantum state information processing system, quantum measurement and control system and quantum computer | |
RU2127901C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2132567C1 (en) | Spline interpolator | |
JP2001202017A5 (en) | ||
RU2143131C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2116669C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2165099C2 (en) | Spline interpolator | |
RU2140099C1 (en) | Spline-interpolator | |
RU2173877C2 (en) | Spline interpolator |