RU2148272C1 - Device for double differentiation - Google Patents
Device for double differentiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2148272C1 RU2148272C1 RU98119804A RU98119804A RU2148272C1 RU 2148272 C1 RU2148272 C1 RU 2148272C1 RU 98119804 A RU98119804 A RU 98119804A RU 98119804 A RU98119804 A RU 98119804A RU 2148272 C1 RU2148272 C1 RU 2148272C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- inputs
- group
- information inputs
- adder
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовало при построении систем, включающих операции двойного дифференцирования. The invention relates to automation and computer engineering and can be used in the construction of systems including double 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 не позволяют осуществлять двойное дифференцирование. 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 do not allow double differentiation.
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 второй производной g2 n, 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 comprises a second derivative coefficient generator g 2 n , 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 of the shaper coefficients and is the second input of the differentiation unit, the outputs are the outputs of the differentiation unit, and the second, third, fourth and the fifth group of inputs are connected respectively to 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 интерполяции, которая характеризуется погрешностью интерполяции, равной [1, с. 24]
μ1= const1•h4•f
где f(6) max - максимум шестой производной функции f(x);
h - расстояние между отсчетами функции f(x).The known technical solution has insufficient interpolation accuracy, which is characterized by an interpolation error equal to [1, p. 24]
μ 1 = const 1 • h 4 • f
where f (6) max is the maximum of the sixth 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 седьмую производную (f(x) ∈ C7). При интерполяции функций, имеющих непрерывную девятую производную (f(x) ∈ C9), 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 seventh derivative (f (x) ∈ C 7 ). When interpolating functions having a continuous ninth derivative (f (x) ∈ C 9 ), this device does not fully take into account the smoothness of functions, as a result of which the prototype does not provide the necessary accuracy.
Целью изобретения является разработка устройства, обеспечивающего более высокую точность двойного дифференцирования функций, имеющих непрерывную девятую производную (f(x) ∈ C9).The aim of the invention is to develop a device that provides higher accuracy of double differentiation of functions having a continuous ninth derivative (f (x) ∈ C 9 ).
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве дифференцирования, содержащем формирователь коэффициентов второй производной g2 n (n=1, 2, ... - номер коэффициента), блок формирования локального сплайна и блок формирования В-сплайна, причем первая группа входов формирователя коэффициентов второй производной g2 n является первой входной информационной шиной устройства двойного дифференцирования, второй вход формирователя коэффициентов второй производной g2 n объединен со вторым входом блока формирования локального сплайна и одновременно является входной тактовой шиной устройства двойного дифференцирования, а выходы соединены с первой группой входов блока формирования локального сплайна, выходы которого являются выходной шиной устройства двойного дифференцирования, а третья, четвертая, пятая и шестая группы входов соединены соответственно c первой, второй, третьей и четвертой группами выходов блока формирования В-сплайна, первая группа входов которого является второй входной информационной шиной устройства двойного дифференцирования, дополнительно блок формирования локального сплайна снабжен седьмой и восьмой группами входов, которые соответственно соединены с пятой и шестой группами выходов блока формирования В-сплайна. Второй вход блока формирования В-сплайна объединен со вторым входом блока формирования локального сплайна.This goal is achieved by the fact that in the differentiation device containing the shaper of the coefficients of the second derivative g 2 n (n = 1, 2, ... is the coefficient number), a local spline forming unit and a B-spline forming unit, the first group of inputs of the coefficient shaper the second derivative g 2 n is the first input information bus of the double differentiation device, the second input of the coefficient former second derivative g 2 n is combined with the second input of the local spline forming unit and simultaneously o is the input clock bus of the double differentiation device, and the outputs are connected to the first group of inputs of the local spline forming unit, the outputs of which are the output bus of the double differentiation device, and the third, fourth, fifth, and sixth groups of inputs are connected respectively to the first, second, third, and fourth output groups of the B-spline forming unit, the first group of inputs of which is the second input information bus of the double differentiation device, additionally, the forming unit Ia local spline provided with seventh and eighth groups of inputs that are respectively connected to the fifth and sixth groups forming unit B-spline outputs. The second input of the B-spline forming unit is combined with the second input of the local spline forming unit.
Формирователь коэффициентов второй производной g2 n 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, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый элементы задержки, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы начальной установки и первый, второй и третий сумматоры.The coefficient generator of the second derivative g 2 n is made containing the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth multipliers, first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, the ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth and fourteenth delay elements, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and ninth elements of the initial installation and the first, second and third adders.
Первая группа информационных входов первого сумматора является первой группой входов формирователя коэффициентов второй производной g2 n и объединена с первыми группами входов первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и одиннадцатого умножителей и информационными входами пятого, шестого, десятого, двенадцатого и четырнадцатого элементов задержки.The first group of information inputs of the first adder is the first group of inputs of the former of the coefficients of the second derivative g 2 n and is combined with the first groups of inputs of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth and eleventh multipliers and information inputs of the fifth, sixth, tenth, the twelfth and fourteenth delay elements.
Вторая группа информационных входов первого сумматора соединена с выходами первого умножителя. Вторая группа входов первого умножителя соединена с выходами первого элемента начальной установки и второй группой входов пятого умножителя. Выходы пятого умножителя соединены с информационными входами четвертого элемента задержки. Выходы четвертого элемента задержки соединены с шестой группой информационных входов первого сумматора. Пятая группа информационных входов первого сумматора соединена c выходами третьего элемента задержки. Информационные входы третьего элемента задержки соединены с выходами четвертого умножителя. Вторая группа входов четвертого умножителя соединена с выходами второго элемента начальной установки и второй группой входов второго умножителя. Выходы второго умножителя соединены с информационными входами первого элемента задержки. Выходы первого элемента задержки соединены с третьей группой информационных входов первого сумматора. Четвертая группа информационных входов первого сумматора соединена с выходами второго элемента задержки. Информационные входы второго элемента задержки соединены с выходами третьего умножителя. Вторая группа входов третьего умножителя соединена с выходами третьего элемента начальной установки. Седьмая группа информационных входов первого сумматора соединена с выходами пятого элемента задержки. Выходы первого сумматора соединены со второй группой входов девятого умножителя. Первая группа входов девятого умножителя соединена с выходами шестого элемента начальной установки. Выходы девятого умножителя соединены с первой группой информационных входов третьего сумматора. The second group of information inputs of the first adder is connected to the outputs of the first multiplier. The second group of inputs of the first multiplier is connected to the outputs of the first element of the initial installation and the second group of inputs of the fifth 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 sixth 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 second element of the initial installation and the second group of inputs of the second multiplier. The outputs of the second multiplier are connected to the information inputs of the first delay element. The outputs of the first delay element are connected to a third group of information inputs of the first adder. The fourth group of information inputs of the first adder is connected to the outputs of the second delay element. The information inputs of the second delay element are connected to the outputs of the third multiplier. The second group of inputs of the third multiplier is connected to the outputs of the third element of the initial installation. The seventh group of information inputs of the first adder is connected to the outputs of the fifth delay element. 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 sixth element of the initial installation. The outputs of the ninth multiplier are connected to the first group of information inputs of the third adder.
Третья группа информационных входов третьего сумматора соединена с выходами двенадцатого элемента задержки. Пятая группа информационных входов третьего сумматора соединена с выходами четырнадцатого элемента задержки. Четвертая группа информационных входов третьего сумматора соединена с выходами тринадцатого элемента задержки. Информационные входы тринадцатого элемента задержки соединены c выходами одиннадцатого умножителя. Вторая группа входов одиннадцатого умножителя соединена с выходами восьмого элемента начальной установки. Выходы шестого элемента задержки соединены с первой группой информационных входов второго сумматора. Вторая группа информационных входов второго сумматора соединена с выходами седьмого элемента задержки. Информационные входы седьмого элемента задержки соединены с выходами шестого умножителя. Вторая группа информационных входов шестого умножителя соединена с выходами четвертого элемента начальной установки и второй группой входов восьмого умножителя. Выходы восьмого умножителя соединены с информационными входами девятого элемента задержки. Выходы девятого элемента задержки соединены с четвертой группой информационных входов второго сумматора. The third group of information inputs of the third adder is connected to the outputs of the twelfth delay element. The fifth group of information inputs of the third adder is connected to the outputs of the fourteenth delay element. The fourth group of information inputs of the third adder is connected to the outputs of the thirteenth delay element. The information inputs of the thirteenth 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 eighth element of the initial installation. The outputs of the sixth delay element are connected to the first group of information inputs of the second adder. The second group of information inputs of the second adder is connected to the outputs of the seventh delay element. The information inputs of the seventh delay element are connected to the outputs of the sixth multiplier. The second group of information inputs of the sixth multiplier is connected to the outputs of the fourth element of the initial installation and the second group of inputs of the eighth multiplier. The outputs of the eighth multiplier are connected to the information inputs of the ninth delay element. The outputs of the ninth delay element are connected to the fourth group of information inputs of the second adder.
Третья группа информационных входов второго сумматора соединена с выходами восьмого элемента задержки. Информационные входы восьмого элемента задержки соединены с выходами седьмого умножителя. Вторая группа информационных входов седьмого умножителя соединена с выходами пятого элемента начальной установки. Пятая группа информационных входов второго сумматора соединена с выходами десятого элемента задержки. Выходы второго сумматора соединены со второй группой входов десятого умножителя. Первая группа входов десятого умножителя соединена с выходами седьмого элемента начальной установки. Выходы десятого умножителя соединены с информационными входами одиннадцатого элемента задержки. Выходы одиннадцатого элемента задержки соединены со второй группой информационных входов третьего сумматора. Выходы третьего сумматора соединены со второй группой входов двенадцатого умножителя. Первая группа входов двенадцатого умножителя соединена с выходами девятого элемента начальной установки. Выходы двенадцатого умножителя соединены с выходами формирователя коэффициентов второй производной g2 n. Управляющие входы первого, второго и третьего сумматоров, первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого, тринадцатого и четырнадцатого элементов задержки объединены и соединены со вторым входом формирователя коэффициентов второй производной g2 n.The third 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 seventh multiplier. The second group of information inputs of the seventh multiplier is connected to the outputs of the fifth element of the initial installation. The fifth group of information inputs of the second adder is connected to the outputs of the tenth delay element. The outputs of the second adder are connected to the second group of inputs of the tenth multiplier. The first group of inputs of the tenth multiplier is connected to the outputs of the seventh element of the initial installation. The outputs of the tenth multiplier are connected to the information inputs of the eleventh delay element. The outputs of the eleventh delay element are connected to the second group of information inputs of the third adder. 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 ninth element of the initial installation. The outputs of the twelfth multiplier are connected to the outputs of the former of the coefficients of the second derivative g 2 n . The control inputs of the first, second and third adders, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth and fourteenth delay elements are combined and connected to the second input of the former of the coefficients of the second derivative g 2 n
Блок формирования В-сплайна выполнен содержащим первый, второй, третий и четвертый элементы начальной установки, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой умножители, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой сумматоры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы возведения в пятую степень, преобразователь в дополнительный код, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы задержки. Первая группа входов первого умножителя соединена c первой группой входов блока формирования В-сплайна. Вторая группа входов первого умножителя соединена с выходами четвертого элемента начальной установки. Выходы первого умножителя соединены со входами преобразователя в дополнительный код, первой группой информационных входов первого сумматора и входами первого элемента возведения в пятую степень. Выходы первого элемента возведения в пятую степень соединены с первыми группами входов второго и третьего умножителей и информационными входами третьего элемента задержки. Выходы третьего элемента задержки соединены с первой группой выходов блока формирования В-сплайна. Вторая группа выходов блока формирования В-сплайна соединена с выходами четвертого элемента задержки. Информационные входы четвертого элемента задержки соединены с выходами пятого сумматора. Вторая группа информационных входов пятого сумматора соединена с выходами второго элемента возведения в пятую степень и первой группой входов четвертого умножителя. The B-spline forming unit is made containing the first, second, third and fourth elements of the initial installation, the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh multipliers, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth adders, the first, second, third, fourth, fifth and sixth elements of raising to the fifth degree, the converter into an additional code, the first, second, third, fourth, fifth and sixth delay elements. 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 fourth element of the initial installation. The outputs of the first multiplier are connected to the inputs of the converter in an additional code, the first group of information inputs of the first adder and the inputs of the first element of raising to the fifth degree. The outputs of the first element of raising to the fifth degree are connected to the first groups of inputs of the second and third multipliers and information inputs of the third delay element. The outputs of the third delay element are connected to the first group of outputs of the B-spline forming unit. The second group of outputs of the B-spline forming unit is connected to the outputs of the fourth delay element. The information inputs of the fourth delay element are 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 second element of raising to the fifth degree and the first group of inputs of the fourth multiplier.
Первая группа информационных входов пятого сумматора соединена с выходами третьего умножителя. Вторая группа входов третьего умножителя соединена с выходами второго элемента начальной установки и вторыми группами входов четвертого, пятого и шестого умножителей. Выходы шестого умножителя соединены со второй группой информационных входов восьмого сумматора. Первая группа входов шестого умножителя соединена с выходами четвертого элемента возведения в пятую степень, первой группой входов седьмого умножителя и информационными входами шестого элемента задержки. Выходы шестого элемента задержки соединены с шестой группой выходов блока формирования В-сплайна. Пятая группа выходов блока формирования В-сплайна соединена с выходами пятого элемента задержки. Информационные входы пятого элемента задержки соединены с выходами восьмого сумматора. Первая группа информационных входов восьмого сумматора соединена с выходами третьего элемента возведения в пятую степень и первой группой входов пятого умножителя. Выходы пятого умножителя соединены со второй группой информационных входов седьмого сумматора. The first group of information inputs of the fifth adder is connected to the outputs of the third multiplier. The second group of inputs of the third multiplier is connected to the outputs of the second element of the initial installation and the second groups of inputs of the fourth, fifth and sixth multipliers. The outputs of the sixth multiplier are connected to the second group of information inputs of the eighth adder. The first group of inputs of the sixth multiplier is connected to the outputs of the fourth element of raising to the fifth degree, the first group of inputs of the seventh multiplier and the information inputs of the sixth delay element. The outputs of the sixth delay element are connected to the sixth group of outputs of the B-spline forming unit. The fifth group of outputs of the B-spline forming unit is connected to the outputs of the fifth delay element. The information inputs of the fifth delay element are connected to the outputs of the eighth adder. The first group of information inputs of the eighth adder is connected to the outputs of the third element of raising to the fifth degree and the first group of inputs of the fifth multiplier. The outputs of the fifth multiplier are connected to the second group of information inputs of the seventh adder.
Третья группа информационных входов седьмого сумматора соединена с выходили второго элемента задержки. Информационные входы второго элемента задержки соединены с выходами седьмого умножителя. Вторая группа входов седьмого умножителя соединена с выходами первого элемента начальной установки и второй группой входов второго умножителя. Выходы второго умножителя соединены с информационными входами первого элемента задержки. Выходы первого элемента задержки соединены с первой группой информационных входов шестого сумматора. Вторая группа информационных входов шестого сумматора соединена с выходами четвертого умножителя. Третья группа информационных входов шестого сумматора соединена с выходами пятого элемента возведения в пятую степень. Выходы шестого сумматора соединены c третьей группой выходов блока формирования В-сплайна. Четвертая группа выходов блока формирования В-сплайна соединена с выходами седьмого сумматора. Первая группа информационных входов седьмого сумматора соединена с выходами шестого элемента возведения в пятую степень. Входы шестого элемента возведения в пятую степень соединены с выходами четвертого сумматора. Вторая группа информационных входов четвертого сумматора соединена с выходами третьего элемента начальной установки, вторыми группами информационных входов первого, второго и третьего сумматоров. Первая группа информационных входов четвертого сумматора соединена со входами третьего элемента возведения в пятую степень и выходами второго сумматора. Первая группа информационных входов второго сумматора соединена с выходами преобразователя в дополнительный код и входами четвертого элемента возведения в пятую степень. The third group of information inputs of the seventh adder is connected to the output of the second delay element. The information inputs of the second delay element are connected to the outputs of the seventh multiplier. The second group of inputs of the seventh multiplier is connected to the outputs of the first element of the initial installation and the second group of inputs of the second multiplier. The outputs of the second multiplier are connected to the information inputs of the first delay element. The outputs of the first delay element are connected to the first group of information inputs of the sixth adder. The second group of information inputs of the sixth adder is connected to the outputs of the fourth multiplier. The third group of information inputs of the sixth adder is connected to the outputs of the fifth element of raising to the fifth degree. The outputs of the sixth adder are connected to the third group of outputs of the B-spline forming unit. The fourth group of outputs of the B-spline forming unit is connected to the outputs of the seventh adder. The first group of information inputs of the seventh adder is connected to the outputs of the sixth element of raising to the fifth degree. The inputs of the sixth degree raising element are connected to the outputs of the fourth adder. The second group of information inputs of the fourth adder is connected to the outputs of the third element of the initial installation, the second group of information inputs of the first, second and third adders. The first group of information inputs of the fourth adder is connected to the inputs of the third element of raising to the fifth degree and the outputs of the second adder. The first group of information inputs of the second adder is connected to the outputs of the Converter in an additional code and the inputs of the fourth element of raising to the fifth degree.
Управляющий вход второго сумматора соединен с управляющими входами третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого сумматоров, управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого элементов задержки, вторым входом блока формирования В-сплайна и управляющим входом первого сумматора. Выходы первого сумматора соединены со входами второго элемента возведения в пятую степень и первой группой информационных входов третьего сумматора. Выходы третьего сумматора соединены со входами пятого элемента возведения в пятую степень. The control input of the second adder is connected to the control inputs of the third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth adders, the control inputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth delay elements, the second input of the B-spline forming unit and the control input of the first adder. The outputs of the first adder are connected to the inputs of the second element of raising to the fifth degree and the first group of information inputs of the third adder. The outputs of the third adder are connected to the inputs of the fifth element of raising to the fifth degree.
Блок формирования локального сплайна выполнен содержащим первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой умножители, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы задержки, сумматор и регистр. Вторые группы входов первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого умножителей объединены и соединены с первой группой входов блока формирования локального сплайна. Первая группа входов первого умножителя соединена с восьмой группой 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. Первая группа входов второго умножителя соединена о седьмой группой входов блока формирования локального сплайна. Шестая группа входов блока формирования локального сплайна соединена с первой группой входов третьего 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. Первая группа входов четвертого умножителя соединена с пятой группой входов блока формирования локального сплайна. Четвертая группа входов блока формирования локального сплайна соединена с первой группой входов пятого умножителя. Выходы пятого умножителя соединены с информационными входами четвертого элемента задержки. Выходы четвертого элемента задержки соединены с пятой группой информационных входов сумматора. Шестая группа информационных входов сумматора соединена с выходами пятого элемента задержки. Информационные входы пятого элемента задержки соединены с выходами шестого умножителя. Первая группа входов шестого умножителя соединена с третьей группой входов блока формирования локального сплайна. Второй вход блока формирования локального сплайна соединен с управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов задержки, сумматора и регистра. Информационные входы регистра соединены с выходами сумматора. Выходы регистра соединены с выходами блока формирования локального сплайна. The local spline forming unit is made comprising first, second, third, fourth, fifth and sixth multipliers, first, second, third, fourth and fifth delay elements, an adder and a register. The second groups of inputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth multipliers are combined and connected to the first group of inputs of the local spline forming unit. The first group of inputs of the first multiplier is connected to the eighth group 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 first group of inputs of the second multiplier is connected about the seventh group of inputs of the local spline forming unit. The sixth group of inputs of the local spline forming unit is connected to the first group of inputs of the third 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 first group of inputs of the fourth multiplier is connected to the fifth group of inputs of the local spline forming unit. The fourth group of inputs of the local spline forming unit is connected to the first group of inputs of the fifth 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 sixth group of information inputs of the adder is connected to the outputs of the fifth delay element. The information inputs of the fifth delay element are connected to the outputs of the sixth multiplier. The first group of inputs of the sixth multiplier is connected to the third group of inputs of the local spline forming unit. The second input of the local spline forming unit is connected to the control inputs of the first, second, third, fourth and fifth delay elements, adder and 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 двойного дифференцирования функций, имеющих непрерывную девятую производную (f(x) ∈ C9). 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 higher accuracy of double differentiation of functions having a continuous ninth derivative (f (x) ∈ C 9 ). 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 двойного дифференцирования функции сплайнами минимального шаблона пятой степени можно получить расчетные выражения. В качестве реализации устройства двойного 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=6, поэтому r=4 (наибольшее четное число, меньшее, чем m). Поэтому для вычисления второй производной необходимо использование выражения
где gn = [(zn+1 - 2zn + zn-1) - (zn+2 - 4zn+1 + 6zn- 4zn-1 + zn-2)/3 + 31(zn+3 - 6zn+2 + 15zn+1 - 20zn + 15zn-1 - 6zn-2 + zn-3)/360]/h2; (3)
zn - n-й отсчет функции f(x);
τ = m•τ0;
m=1, 2, ..., M;
M - количество точек дифференцирования;
τ0∈[0,1].
Реализация (2) в виде устройства позволяет вычислять функции f(x) ∈ C9 с точностью, определяемой погрешностью [1, с. 25], [2, c. 1307-1308]
μ2= const2•h7•f
где f(8) max - максимум пятой производной функции f(x);
h - шаг интерполяции.So, from [1, 2] it is known that for double differentiation of a function by splines of a minimal fifth-degree template, one can obtain calculated expressions. As an implementation of the device of double 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.
where g n = [(z n + 1 - 2z n + z n-1 ) - (z n + 2 - 4z n + 1 + 6z n - 4z n-1 + z n-2 ) / 3 + 31 (z n + 3 - 6z n + 2 + 15z n + 1 - 20z n + 15z n-1 - 6z n-2 + z n-3 ) / 360] / h 2 ; (3)
z n is the n-th sample of the function f (x);
τ = m • τ 0 ;
m = 1, 2, ..., M;
M is the number of differentiation points;
τ 0 ∈ [0,1].
Implementation of (2) in the form of a device allows one to calculate the functions f (x) ∈ C 9 with an accuracy determined by the error [1, p. 25], [2, p. 1307-1308]
μ 2 = const 2 • h 7 • f
where f (8) max is the maximum of the fifth derivative of the function f (x);
h is the interpolation step.
Точность же устройства-прототипа не лучше приведенной в выражении (1). Поэтому, например, для функций f ∈ C9 при h = 0,1 и в случае const1•f(6) max ≈ const2•f(8) max выигрыш μ1/μ2 может достигать значения, равного одной сотни.The accuracy of the prototype device is not better than that given in expression (1). Therefore, for example, for functions f ∈ C 9 with h = 0.1 and in the case const 1 • f (6) max ≈ const 2 • f (8) max, the gain μ 1 / μ 2 can reach a value of one hundred.
На фиг. 1 приведена структурная схема заявленного устройства;
на фиг. 2 представлена структурная схема формирователя коэффициентов второй производной g2 n;
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 пятую степень.In FIG. 1 shows a structural diagram of the claimed device;
in FIG. 2 is a structural diagram of a coefficient generator of the second derivative g 2 n ;
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 implementation of the element of raising to the fifth degree.
Устройство двойного дифференцирования, показанное на фиг. 1, состоит из формирователя коэффициентов второй производной g2 n 1 (n = 1, 2, ... - номер коэффициента), блока формирования локального сплайна 2 и блока формирования В-сплайна 3. Первая группа входов формирователя коэффициентов второй производной g2 n 1 является первой входной информационной шиной устройства двойного дифференцирования. Второй вход формирователя коэффициентов второй производной g2 n 1 объединен со вторым входом блока формирования локального сплайна 2 и одновременно является входной тактовой шиной устройства двойного дифференцирования. Выходы формирователя коэффициентов второй производной g2 n 1 соединены с первой группой входов блока формирования локального сплайна 2. Выходы блока формирования локального сплайна 2 являются выходной шиной устройства двойного дифференцирования. Третья, четвертая, пятая и шестая группы входов блока формирования локального сплайна 2 соединены соответственно c первой, второй, третьей и четвертой группами выходов блока формирования В-сплайна 3. Первая группа входов блока формирования В-сплайна 3 является второй входной информационной шиной устройства двойного дифференцирования. Блок формирования локального сплайна 2 снабжен седьмой и восьмой группами входов, которые соответственно соединены с пятой и шестой группами выходов блока формирования В-сплайна 3. Второй вход блока формирования В-сплайна 3 объединен со вторым входом блока формирования локального сплайна 2.The double differentiation device shown in FIG. 1, consists of a factor generator of the second derivative g 2 n 1 (n = 1, 2, ... is the coefficient number), a local
Формирователь коэффициентов второй производной g2 n 1, показанный на фиг. 2, состоит из первого 11, второго 13, третьего 16, четвертого 19, пятого 111, шестого 115, седьмого 118, восьмого 121, девятого 127, десятого 129, одиннадцатого 132 и двенадцатого 138 умножителей, первого 14, второго 17, третьего 110, четвертого 112, пятого 113, шестого 114, седьмого 116, восьмого 119, девятого 122, десятого I23, одиннадцатого 131, двенадцатого 130, тринадцатого 133 и четырнадцатого 135 элементов задержки, первого 12, второго 15, третьего 18, четвертого 117, пятого I20, шестого 126, седьмого 128, восьмого 134 и девятого 137 элементов начальной установки, первого 124, второго 125 и третьего 136 сумматоров. Первая группа информационных входов первого сумматора 124 является первой группой входов формирователя коэффициентов второй производной g2 n 1 и объединена c первыми группами входов первого 11, второго 13, третьего 16, четвертого 19, пятого 111, шестого 115, седьмого 118, восьмого 121 и одиннадцатого 132 умножителей и информационными входами пятого 113, шестого 114, десятого 123, двенадцатого 130 и четырнадцатого 135 элементов задержки. Вторая группа информационных входов первого сумматора 124 соединена с выходами первого умножителя 11. Вторая группа входов первого умножителя 11 соединена с выходами первого элемента начальной установки 12 и второй группой входов пятого умножителя 111. Выходы пятого умножителя 111 соединены с информационными входами четвертого элемента задержки 112. Выходы четвертого элемента задержки 112 соединены с шестой группой информационных входов первого сумматора 124. Пятая группа информационных входов первого сумматора 124 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 второго элемента начальной установки 15 и второй группой входов второго умножителя 13. Выходы второго умножителя 13 соединены с информационными входами первого элемента задержки 14. Выходы первого элемента задержки 14 соединены с третьей группой информационных входов первого сумматора 124. Четвертая группа информационных входов первого сумматора 124 соединена с выходами второго элемента задержки 17.The coefficient generator of the second
Информационные входы второго элемента задержки 17 соединены с выходами третьего умножителя 16. Вторая группа входов третьего умножителя 16 соединена с выходами третьего элемента начальной установки 18. Седьмая группа информационных входов первого сумматора 124 соединена с выходами пятого элемента задержки 113. Выходы первого сумматора 124 соединены со второй группой входов девятого умножителя 127. Первая группа входов девятого умножителя 127 соединена с выходами шестого элемента начальной установки 126. Выходы девятого умножителя 127 соединены с первой группой информационных входов третьего сумматора 136. Третья группа информационных входов третьего сумматора 136 соединена с выходами двенадцатого элемента задержки 130. Пятая группа информационных входов третьего сумматора 136 соединена с выходами четырнадцатого элемента задержки 135. Четвертая группа информационных входов третьего сумматора 136 соединена с выходами тринадцатого 133 элемента задержки. Информационные входы тринадцатого элемента задержки 133 соединены с выходами одиннадцатого умножителя 132. Вторая группа входов одиннадцатого умножителя 132 соединена с выходами восьмого элемента начальной установки 134. Выходы шестого элемента задержки 114 соединены с первой группой информационных входов второго сумматора 125. Вторая группа информационных входов второго сумматора 125 соединена с выходами седьмого элемента задержки 116. The information inputs of the
Информационные входы седьмого элемента задержки 116 соединены с выходами шестого умножителя 115. Вторая группа информационных входов шестого умножителя 115 соединена с выходами четвертого элемента начальной установки 117 и второй группой входов восьмого умножителя 121. Выходы восьмого умножителя 121 соединены с информационными входами девятого элемента задержки 122. Выходы девятого элемента задержки 122 соединены с четвертой группой информационных входов второго сумматора 125. Третья группа информационных входов второго сумматора 125 соединена с выходами восьмого элемента задержки 119. Информационные входы восьмого элемента задержки 119 соединены с выходами седьмого умножителя 118. Вторая группа информационных входов седьмого умножителя 118 соединена с выходами пятого элемента начальной установки 120. Пятая группа информационных входов второго сумматора 125 соединена с выходами десятого элемента задержки 123. Выходы второго сумматора 125 соединены со второй группой входов десятого умножителя 129. Первая группа входов десятого умножителя 129 соединена с выходами седьмого элемента начальной установки 128. Выходы десятого умножителя 129 соединены с информационными входами одиннадцатого элемента задержки 131. Выходы одиннадцатого элемента задержки 131 соединены со второй группой информационных входов третьего сумматора 136. Выходы третьего сумматора 136 соединены со второй группой входов двенадцатого умножителя 138. Первая группа входов двенадцатого умножителя 138 соединена с выходами девятого элемента начальной установки 137. Выходы двенадцатого умножителя 138 соединены с выходами формирователя коэффициентов второй производной g2 n 1. Управляющие входы первого 124, второго 125 и третьего 136 сумматоров и первого 14, второго 17, третьего 110, четвертого 112, пятого 113, шестого 114, седьмого 116, восьмого 119, девятого 122, десятого 123, одиннадцатого 131, двенадцатого 130, тринадцатого 133 и четырнадцатого 135 элементов задержки объединены и соединены со вторым входом формирователя коэффициентов второй производной g2 n 1.The information inputs of the
Блок формирования параметров В-сплайна 3, показанный на фиг. 3, состоит из первого 31, второго 32, третьего 33 и четвертого 35 элементов начальной установки, первого 34, второго 315, третьего 316, четвертого 317, пятого 320, шестого 321 и седьмого 322 умножителей, первого 37, второго 38, третьего 311, четвертого 312, пятого 325, шестого 326, седьмого 327 и восьмого 328 сумматоров, первого 39, второго 310, третьего 313, четвертого 314, пятого 318 и шестого 319 элементов возведения в пятую степень, преобразователя в дополнительный код 36, первого 323, второго 324, третьего 329, четвертого 330, пятого 331 и шестого 332 элементов задержки. Первая группа входов первого умножителя 34 соединена с первой группой входов блока формирования В-сплайна 3. Вторая группа входов первого умножителя 34 соединена с выходами четвертого элемента начальной установки 35. Выходы первого умножителя 34 соединены со входами преобразователя в дополнительный код 36, первой группой информационных входов первого сумматора 37 и входами первого элемента возведения в пятую степень 39. Выходы первого элемента возведения в пятую степень 39 соединены с первыми группами входов второго 315 и третьего 316 умножителей и информационными входами третьего элемента задержки 329. Выходы третьего элемента задержки 329 соединены с первой группой выходов блока формирования В-сплайна 3. Вторая группа выходов блока формирования В-сплайна 3 соединена с выходами четвертого элемента задержки 330. Информационные входы четвертого элемента задержки 330 соединены с выходами пятого сумматора 325. Вторая группа информационных входов пятого сумматора 325 соединена с выходами второго элемента возведения в пятую степень 310 и первой группой входов четвертого умножителя 317. The B-
Первая группа информационных входов пятого сумматора 325 соединена с выходами третьего умножителя 316. Вторая группа входов третьего умножителя 316 соединена с выходами второго элемента начальной установки 32 и вторыми группами входов четвертого 317, пятого 320 и шестого 321 умножителей. Выходы шестого умножителя 321 соединены со второй группой информационных входов восьмого сумматора 328. Первая группа входов шестого множителя 321 соединена с выходами четвертого элемента возведения в пятую степень 314, первой группой входов седьмого умножителя 322 и информационными входами шестого элемента задержки 332. Выходы шестого элемента задержки 332 соединены с шестой группой выходов блока формирования В- сплайна 3. Пятая группа выходов блока формирования В-сплайна 3 соединена с выходами пятого элемента задержки 331. Информационные входы пятого элемента задержки 331 соединены с выходами восьмого сумматора 328. Первая группа информационных входов восьмого сумматора 328 соединена с выходами третьего элемента возведения в пятую степень 313 и первой группой входов пятого умножителя 320. Выходы пятого умножителя 320 соединены со второй группой информационных входов седьмого сумматора 327. Третья группа информационных входов седьмого сумматора 327 соединена с выходами второго элемента задержки 324. The first group of information inputs of the
Информационные входы второго элемента задержки 324 соединены с выходили седьмого умножителя 322. Вторая группа входов седьмого умножителя 322 соединена с выходами первого элемента начальной установки 31 и второй группой входов второго умножителя 315. Выходы второго умножителя 315 соединены с информационными входами первого элемента задержал 323. Выходы первого элемента задержки 323 соединены с первой группой информационных входов шестого сумматора 326. Вторая группа информационных входов шестого сумматора 326 соединена с выходами четвертого умножителя 317. Третья группа информационных входов шестого сумматора 326 соединена с выходами пятого элемента возведения в пятую степень 318. Выходы шестого сумматора 326 соединены с третьей группой выходов блока формирования В-сплайна 3. Четвертая группа выходов блока формирования В-сплайна 3 соединена с выходами седьмого сумматора 327. Первая группа информационных входов седьмого сумматора 327 соединена с выходами шестого элемента возведения в пятую степень 319. Входы шестого элемента возведения в пятую степень 319 соединены с выходами четвертого сумматора 312. Вторая группа информационных входов четвертого сумматора 312 соединена с выходами третьего элемента начальной установки 33, вторыми группами информационных входов первого 37, второго 38 и третьего 311 сумматоров. Первая группа информационных входов четвертого сумматора 312 соединена со входами третьего элемента возведения в пятую степень 313 и выходами второго сумматора 38. Первая группа информационных входов второго сумматора 38 соединена с выходами преобразователя в дополнительный код 36 и входами четвертого элемента возведения в пятую степень 314. Управляющий вход второго сумматора 36 соединен с управляющими входами третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого 327 и восьмого 328 сумматоров, управляющими входами первого 323, второго 324, третьего 329, четвертого 330, пятого 331 и шестого 332 элементов задержки, вторым входом блока формирования В-сплайна 3 и управляющим входом первого сумматора 37. Выходы первого сумматора 37 соединены со входами второго элемента возведения в пятую степень 310 и первой группой информационных входов третьего сумматора 311. Выходы третьего сумматора 311 соединены со входами пятого элемента возведения в пятую степень 318. The information inputs of the
Блок формирования локального сплайна 2, показанный на фиг. 4, состоит из первого 21, второго 22, третьего 23, четвертого 24, пятого 25 и шестого 26 умножителей, первого 27, второго 28, третьего 29, четвертого 210 и пятого 211 элементов задержки, сумматора 212 и регистра 213. Вторые группы входов первого 21, второго 22, третьего 23, четвертого 24, пятого 25 и шестого 26 умножителей объединены и соединены с первой группой входов блока формирования локального сплайна 2. Первая группа входов первого умножителя 21 соединена с восьмой группой входов блока формирования локального сплайна 2. Выходы первого умножителя 21 соединены с первой группой информационных входов сумматора 212. Вторая группа информационных входов сумматора 212 соединена с выходами первого элемента задержки 27. Информационные входы первого элемента задержки 27 соединены с выходами второго умножителя 22. Первая группа входов второго умножителя 22 соединена о седьмой группой входов блока формирования локального сплайна 2. Шестая группа входов блока формирования локального сплайна соединена с первой группой входов третьего умножителя 23. Выходы третьего умножителя 23 соединены с информационными входами второго элемента вздержки 28. Выходы второго элемента задержки 28 соединены с третьей группой информационных входов сумматора 212. Четвертая группа информационных входов сумматора 212 соединена с выходами третьего элемента задержки 29. Информационные входы третьего элемента задержки 29 соединены с выходами четвертого умножителя 24. Первая группа входов четвертого умножителя 24 соединена с пятой группой входов блока формирования локального сплайна 2. Четвертая группа входов блока формирования локального сплайна 2 соединена c первой группой входов пятого умножителя 25. Выходы пятого умножителя 25 соединены с информационными входами четвертого элемента задержки 210. Выходы четвертого элемента задержки 210 соединены с пятой группой информационных входов сумматора 212. Шестая группа информационных входов сумматора 212 соединена с выходами пятого элемента задержки 211. Информационные входы пятого элемента задержки 211 соединены с выходами шестого умножителя 26. Первая группа входов шестого умножителя 26 соединена с третьей группой входов блока формирования локального сплайна 2. Второй вход блока формирования локального сплайна 2 соединен с управляющими входами первого 27, второго 28, третьего 29, четвертого 210 и пятого 211 элементов задержки, сумматора 212 и регистра 213. Информационные входы регистра 213 соединены с выходами сумматора 212. Выходы регистра 213 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 τ0 . 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 второй производной g2 n. Данные значения поочередно поступают на первую группу входов блока формирования локального сплайна 2. На вторую, третью, четвертую, пятую, шестую и седьмую группы входов последнего подаются соответствующие значения:
с первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой групп выходов блока формирования В-сплайна 3. Далее в блоке формирования локального сплайна 2 происходит умножение указанных значений на коэффициенты второй производной g2 n и суммирование полученных произведений (см. выражение (2)). В результате на выходе устройства формируется значение производной функции f''(x).In the initial state, the value of the parameter τ 0 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
from the first, second, third, fourth, fifth and sixth groups of outputs of the B-
Работа формирователя коэффициентов второй производной g2 n осуществляется в соответствии с выражением (3).The operation of the shaper coefficients of the second derivative g 2 n is carried out in accordance with expression (3).
В исходном состоянии на выходах первого 12, второго 15, третьего 18, четвертого 117, пятого 120, шестого 126, седьмого 128, восьмого 134 и девятого 137 элементов начальной установки формируются коды чисел соответственно -6, 15, -20, -4, 6, 31/360, -1/3, -2, 1/120. При подаче на второй вход блока 1 управляющих импульсов на информационный вход блока 1 поступают значения функции f(x): zn-3, zn-2,..., zn+3. Последние поочередно следуют: на первые входы первого 11, второго 13, третьего 16, четвертого 19, пятого 111, шестого 115, седьмого 118, восьмого 121 и одиннадцатого 132 умножителей, входы пятого 113, шестого 114, десятого 123, одиннадцатого 131 и четырнадцатого 135 элементов задержки и первый информационный вход сумматора 124. Элементы 11 - 113 формируют шесть слагаемых, которые поступают на информационные входы первого сумматора 124 одновременно. Седьмое слагаемое поступает со входа блока 1 на первый информационный вход первого сумматора 124 непосредственно. Результат вычисления во втором сумматоре 125 - значение (zn+3 - 6zn+2 + 15zn+1 - 20zn + 15zn-1 - 6zn-2 + zn-3). Элементы 114 - 123 формируют пять слагаемых для второго сумматора 125. Все пять слагаемых подаются на информационные входы второго сумматора 125 одновременно. В результате выполнения операции сложения на выходе второго сумматора 125 формируется значение (zn+2 + 4zn+1 + 6zn - 4zn-1 + zn-2). Величина (zn+3 - 6zn+2 + 15zn+1 - 20zn + 15zn-1 - 6zn-2 + zn-3), умноженная на 31/360 в девятом умножителе 127, является первым слагаемым для третьего сумматора 136. Вторым слагаемым является значение (zn+2 - 4zn+1 + 6zn - 4zn-1 + zn-2), умноженное в десятом умножителе 129 на число -1/3 и задержанное в двенадцатом элементе задержки 130. Третьим слагаемым является значение zn-1 функции f(x), задержанное в одиннадцатом элементе задержки 130. Четвертым слагаемым является значение zn функции f(x), умноженное в одиннадцатом умножителе 132 на -2 и задержанное в тринадцатом элементе задержки 133. Пятым слагаемым является значение zn+1, задержанное в четырнадцатом элементе задержки 135. Результат выполнения в третьем сумматоре 136 операции суммирования умножается в двенадцатом умножителе 138 на число 1/120. В результате на выходе блока 1 формируется искомое значение коэффициента второй производной g2 n.In the initial state, at the outputs of the first 12, second 15, third 18, fourth 117, fifth 120, sixth 126, seventh 128, eighth 134 and ninth 137 elements of the initial setting, codes of numbers are generated, respectively -6, 15, -20, -4, 6 , 31/360, -1/3, -2, 1/120. When applying to the second input of
Один из возможных вариантов построения элементов задержки
14, 17, 110, 112, 113, 114, 116, 119, 122, 123, 130, 131, 133, 135 показан на фиг. 5. Указанные элементы являются однотипными. Для элементов задержки 14, 114, 116 и 130 n = 2. Для элементов задержки 17 и 119 n = 3. Для элементов задержки 110 и 122 n = 4. Для элемента задержки 112 n = 5, для элемента задержки 123 n = 6, для элемента задержки 131 n = 8. Для элемента задержки 135 n = 6. Можно реализовать на микросхемах К155ИР13.One of the possible options for constructing delay elements
14, 17, 110, 112, 113, 114, 116, 119, 122, 123, 130, 131, 133, 135 are shown in FIG. 5. The indicated elements are of the same type. For
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);
Принцип работы умножителей известен и описан в [4] на с. 163-221. Могут быть реализованы на микросхемах SN54284 и SN54285 (см. [4], c. 305, рис. 6.3.12) или на микросхеме ADSP1016 (см. [5] с. 502, табл. 7.4).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 microcircuit - p. 111, Fig. 1.78);
The principle of operation of multipliers is known and described in [4] on p. 163-221. They can be implemented on 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] нас. 152, рис. 1.112 и c. 153, рис. 1.113. Можно реализовать на элементах ИСКЛ. ИЛИ - К155ЛП5, И - К155ЛИ1, ИЛИ - из ИЛИ-НЕ - K155JE4 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] us. 152, fig. 1.112 and c. 153, fig. 1.113. It can be implemented on the elements of EXCL. OR - K155LP5, AND - K155LI1, OR - from OR-NOT - K155JE4 and NOT - K155LN1.
Один из возможных вариантов реализации блоков начальной установки приведен на фиг. 6. One possible embodiment of the initial installation blocks 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 31, 32, 33 формируются коды чисел соответственно 15, -6, 1. На выходе элемента начальной установки 35 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 τ0.In the initial state, at the outputs of the elements of the
Указанная величина поступает на первую группу входов умножителя 34, а на другую группу его входов - значение m с выхода элемента начальной установки 35. В результате выполнения операции умножения на выходах умножителя 34 формируется значение τ = m•τ0. Последнее поступает на вход преобразователя в дополнительный код 36, на выходе которого имеем значение (1-τ). Значение τ выхода умножителя 34 поступает также на первый вход сумматора 37, а на первый вход сумматора 38 - значение (1-τ) . На вторые входы сумматоров 37 и 38 подается код числа 1. Под воздействием управляющих сигналов, поступающих по тактовой шине, на выходах сумматоров 37 и 38 формируются значения соответственно (1+τ) и (2-τ). Последние подаются на первые входы сумматоров 311 и 312 соответственно. На вторые входы этих сумматоров подается код числа 1. В результате выполнения операции суммирования на выходах сумматоров 311 и 312 формируются значения (τ+2) и (3-τ) соответственно.The indicated value goes to the first group of inputs of the
Указанные величины поступают на входы соответствующих элементов возведения в пятую степень 318 и 319. На вход элемента возведения в пятую степень 39 поступает значение τ с выхода умножителя 51. На вход элемента возведения в пятую степень 310 поступает значение (τ+1) с выхода сумматора 37. На вход элемента возведения в пятую степень 313 поступает значение (2-τ) с выхода сумматора 38. На вход элемента возведения в пятую степень 314 поступает значение (1-τ) с выхода преобразователя в дополнительный код 36. На выходах элементов возведения в пятую степень 39, 310, 318, 319, 313 и 314 имеем значения соответственно τ5,(τ+1)5,(τ+2)5,(3-)τ5,(2-τ5) и (1-τ)5 . Величина τ5 с выхода элемента возведения в пятую степей 39 поступает на первые входы умножителей 315 и 316. На второй вход умножителя 315 подается код числа 15, а на второй вход умножителя 316 - код числа -6. В результате выполнения операции умножения на выходах умножителей 315 и 316 формируются значения соответственно 15τ5 и -6τ5. Величины (τ+1)5 и (2-τ)5 подаются на первые входы умножителей 317 и 320 соответственно. На вторые входы этих умножителей подается код числа -6. В результате выполнения операции умножения на выходах умножителей 317 и 320 формируются значения соответственно -6(τ+1)5 и . Значение (1-τ)5 c выхода элемента возведения в пятую степень 314 поступает на первые входы умножителей 321 и 3S2. На второй вход умножителя 321 подается код числа -6, а на второй вход умножителя 322 - код числа 15. В результате выполнения операции умножения на выходах умножителей 321 и 322 формируются значения соответственно -6(1-τ)5 и 15(1-τ)5. С выхода умножителя 316 на первый вход сумматора 325 поступает значение -6τ5.The indicated values are supplied to the inputs of the corresponding elements of raising to the
Одновременно на второй вход сумматора 325 поступает значение (τ+1)5 с выхода элемента возведения в пятую степень 310. В результате выполнения операции суммирования на выходе сумматора 325 формируется значение (τ+1)5-6τ5. Последнее через элемент задержки 330 подается на второй выход блока формирования В-сплайна 3. Величина 15τ5 с выхода умножителя 315 через элемент задержки 323 подается на первый вход сумматора 326. Одновременно на второй вход последнего подается значение -6(τ+1)5 с выхода умножителя 317, а на третий вход - значение (τ+2)5 с выхода элемента возведения в пятую степень 318. В результате выполнения операции суммирования на выходе сумматора 326 формируется величина 15τ5+(τ+2)5-6(τ+1)5. Последняя подается на третий выход блока 3. С выхода умножителя 321 на первый вход сумматора 328 поступает значение -6(1-τ)5. Одновременно на второй вход сумматора 328 поступает значение (2-τ)5 с выхода элемента возведения в пятую степень 313. В результате выполнения операции суммирования на выходе сумматора 328 формируется значение (2-τ)5-6(1-τ)5. Последнее через элемент задержки 331 подается на пятый выход блока формирования В-сплайна 3. Величина 15(1-τ)5 с выхода умножителя 322 через элемент задержки 324 подается на первый вход сумматора 327. Одновременно на второй вход последнего подается значение -6(2-τ)5 с выхода умножителя 320, а на третий вход - значение (3-τ)5 с выхода элемента возведения в пятую степень 319. В результате выполнения операции суммирования на выходе сумматора 327 формируется величина 15(1-τ)5+(3-τ)5-6(2-τ)5. Последняя подается на четвертый выход блока 3. Значение τ5 c выхода элемента возведения в пятую степень 39 через элемент задержки 329 поступает на первый выход блока 3. Величина (1-τ)5 с выхода элемента возведения в пятую степень 314 через элемент задержки 332 поступает на шестой выход блока 3. Таким образом, указанные значения параметров В-сплайна формируются на выходах блока 3 одновременно.At the same time, the value (τ + 1) 5 arrives at the second input of the
Принцип реализации преобразователя в дополнительный код 36 известен и описан в [8] на с. 462 - 468. Можно реализовать на микросхемах К155ЛА3, 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 пятую 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 323, 324, 330, 331 выбирается n = 2, а для элементов 329 и 332 n = 4. The delay elements included in
Блок формирования локального сплайна 2 работает следующим образом. С выхода блока 1 коэффициенты второй производной g2 n одновременно поступают на первые группы входов умножителей 21 - 26. На вторые группы входов последних подаются значения B-сплайна с выходов блока 3. В результате с выхода умножителя 21 на первый информационный вход сумматора 212 поступает значение (1/120)gn-2(1-τ)5, с выхода умножителя 22 через элемент задержки 27 на второй информационный вход сумматора 212 - значение (1/120)gn-1[(2-τ)5-6(1-τ)5], c выхода умножителя 23 через элемент задержки 28 на третий информационный вход сумматора 212 - значение (1/120)gn[(3-τ)5-6(2-τ)5+15(1-τ)5], с выхода умножителя 24 через элемент задержки 29 на четвертый информационный вход сумматора 212 - значение (1/120)gn+1[(τ+2)5-6(τ+1)5+15τ2], с выхода умножителя 25 через элемент задержки 212 на пятый информационный вход сумматора 212 - значение (1/120)gn+2[1+τ)5-6τ5], с выхода умножителя 26 через элемент задержки 211 на шестой информационный вход сумматора 212 - значение (1/120)gn+3•τ5. Результат суммирования в сумматоре 212 - искомое значение второй производной функции f''(x) - записывается в регистр 213 под воздействием импульса, подаваемого на его управляющий вход.Block forming a
Элементы задержки, входящие в состав блока 2, реализуются в соответствии с фиг. 5, причем для элемента 27 выбирается n = 2, для элемента 28 n = 3, для элемента 29 n = 4, для элемента 210 n = 5, для элемента 211 n = 6. Умножители могут быть реализованы на микросхемах SN64284 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. The delay elements included in
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.-Ч. Шило. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. - М.: Радио и связь, 1988. 3. V.-CH. 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.
6. Д. Гивоне, Р. Россе. Микропроцессоры и микрокомпьютеры: Вводный курс: Пер. с англ. - М.: Мир, 1983. 6. D. Givone, R. Rosset. Microprocessors and microcomputers: Introductory course: Trans. from English - M.: Mir, 1983.
7. В. Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. 2-е изд., испр. - Челябинск: Металлургия, 1989. 7. 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 |
---|---|---|---|
RU98119804A RU2148272C1 (en) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Device for double differentiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98119804A RU2148272C1 (en) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Device for double differentiation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2148272C1 true RU2148272C1 (en) | 2000-04-27 |
Family
ID=20211872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98119804A RU2148272C1 (en) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Device for double differentiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2148272C1 (en) |
-
1998
- 1998-11-02 RU RU98119804A patent/RU2148272C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7409417B2 (en) | Polyphase filter with optimized silicon area | |
EP0084945B1 (en) | Direct digital to digital sampling rate conversion method and apparatus | |
JP2777207B2 (en) | Reconfigurable multiprocessor | |
JPH0661792A (en) | Digital filter | |
EP0685127B1 (en) | Calculation of a scalar product in a direct-type fir filter | |
CN101617235B (en) | Method and apparatus for implementing finite impulse response filters without the use of multipliers | |
US7046723B2 (en) | Digital filter and method for performing a multiplication based on a look-up table | |
EP0285317A2 (en) | Phase coordinated multistage digital filter | |
US5805479A (en) | Apparatus and method for filtering digital signals | |
RU2148272C1 (en) | Device for double differentiation | |
RU2143725C1 (en) | Device for double differentiation | |
RU2148271C1 (en) | Device for differentiation | |
RU2143724C1 (en) | Device for differentiation | |
EP1645027B1 (en) | Method and apparatus for generation of arbitrary mono-cycle waveforms | |
RU2127901C1 (en) | Spline interpolator | |
JPS62286306A (en) | Multiple stage electrical signal processor | |
CN115438790B (en) | Quantum state information processing system, quantum measurement and control system and quantum computer | |
RU2132567C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2143132C1 (en) | Spline interpolator | |
RU2140098C1 (en) | Spline-interpolator | |
CN105988399B (en) | The method that electronic gear output is realized using field-programmable logic gate array | |
RU2165099C2 (en) | Spline interpolator | |
RU2127902C1 (en) | Interpolator | |
RU2132568C1 (en) | Interpolator | |
RU2116668C1 (en) | Spline interpolator |