RU2513679C1 - Digital interpolator - Google Patents
Digital interpolator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513679C1 RU2513679C1 RU2013108075/08A RU2013108075A RU2513679C1 RU 2513679 C1 RU2513679 C1 RU 2513679C1 RU 2013108075/08 A RU2013108075/08 A RU 2013108075/08A RU 2013108075 A RU2013108075 A RU 2013108075A RU 2513679 C1 RU2513679 C1 RU 2513679C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- elements
- interpolator
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цифровой вычислительной и информационной технике и может быть использовано в станках с программным управлением и для предварительной обработки входной информации в автоматизированных системах научных исследований.The invention relates to digital computing and information technology and can be used in machine tools with programmed control and for preliminary processing of input information in automated research systems.
Известны интерполятор для программного управления станками [А.с. 253896 СССР Интерполятор для программного управления станками, 1969 г.], а также цифровой линейный интерполятор [SU 1629897 А1, 26.09.88г.] для прямых линий на экране дисплея путем их кусочно-линейной аппроксимации. Недостатками известных цифровых интерполяторов является невозможность цифровой интерполяции других линий, кроме прямых, например, логарифмической.Known interpolator for software control of machines [A.S. 253896 USSR Interpolator for software control of machines, 1969], as well as a digital linear interpolator [SU 1629897 A1, 09.26.88] for straight lines on the display screen by piecewise linear approximation. The disadvantages of the known digital interpolators is the impossibility of digital interpolation of lines other than straight lines, for example, logarithmic.
Наиболее близким по технической сущности является линейный интерполятор по оценочной функции с одновременным шагом [Кошкин В.Л. Аппаратные системы числового программного управления. - М.: Машиностроение, 1989, с.61, рис.3.14]. Он состоит из сумматора, двух регистров со входом предварительной установки их содержимого, блока элементов ИЛИ и двух блоков элементов И, двух счетчиков со входами предварительной установки начального значения, двух триггеров, двух линий задержки, четырех элементов И, двух элементов НЕ. Причем вход сумматора через блок элементов ИЛИ связан через первый и второй блоки элементов И с первым и вторым регистрами, а управляющие входы блоков элементов И через линии задержки связаны с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых связаны через логический элемент НЕ с выходом знакового разряда сумматора, а вторые входы тех же элементов И связаны с выходом четвертого элемента И, на вход которого поступают тактовые импульсы. Выходы Х и Y связаны с выходами четвертого и второго элементов И. Недостатком этого интерполятора является невозможность интерполяции им логарифмической кривой и большая абсолютная погрешность, равная шагу интерполяции.The closest in technical essence is a linear interpolator in the evaluation function with a simultaneous step [Koshkin V.L. Hardware systems of numerical control. - M .: Engineering, 1989, p. 61, Fig. 3.14]. It consists of an adder, two registers with an input for presetting their contents, a block of OR elements and two blocks of AND elements, two counters with inputs for presetting an initial value, two triggers, two delay lines, four AND elements, two NOT elements. Moreover, the adder input through the block of OR elements is connected through the first and second blocks of AND elements to the first and second registers, and the control inputs of the blocks of AND elements through the delay lines are connected to the outputs of the first and second AND elements, the first inputs of which are connected through the logical element NOT to the sign output discharge of the adder, and the second inputs of the same elements And are connected with the output of the fourth element And, the input of which receives clock pulses. The outputs X and Y are connected with the outputs of the fourth and second elements I. The disadvantage of this interpolator is the impossibility of interpolating the logarithmic curve by it and the large absolute error equal to the interpolation step.
Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей цифрового интерполятора в части цифровой интерполяции логарифмической кривой.The objective of the present invention is to expand the functionality of a digital interpolator in terms of digital interpolation of a logarithmic curve.
Технический результат настоящего изобретения - возможность цифровой интерполяции логарифмической кривой и снижение максимальной абсолютной погрешности в два раза.The technical result of the present invention is the possibility of digital interpolation of the logarithmic curve and halving the maximum absolute error.
Поставленная задача решена предложенным цифровым интерполятором, который содержит сумматор, регистр, первый и второй двоичные счетчики (все со входами установки начальных значений), первый и второй блоки элементов И, блок элементов ИЛИ, первый и второй триггеры, первую и вторую линии задержки, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы НЕ, причем регистр m-разрядными шинами через второй блок элементов И и блок элементов ИЛИ связан с сумматором, знаковый разряд которого связан со вторым элементом И и через первый элемент НЕ связан со входом первого элемента И, а выходы первого и второго элементов И через первую и вторую линии задержки связаны с разрешающими входами второго и первого блоков элементов И соответственно, при этом выход второго элемента И является выходом Y интерполятора и связан со счетным входом второго двоичного счетчика, выход которого связан со входом сброса в "0" первого триггера, прямой выход которого связан со входом первого элемента И, а инверсный выход которого связан со входом третьего элемента И, как и инверсный выход второго триггера, но вход сброса в "0" которого связан с выходом первого двоичного счетчика, счетный вход которого связан выходом Х интерполятора и с выходом четвертого элемента И, выход которого также связан со входами первого и второго элементов И, кроме того, выход третьего элемента И связан с выходом "окончание отработки" и через второй элемент НЕ связан со входом четвертого элемента И, вход которого связан со входом тактовых импульсов, а вход второго элемента И связан с прямым выходом второго триггера, вход установки в "1" которого, как и аналогичный вход первого триггера, связан со входом Пуск, и, наконец, вход предварительной установки интерполятора связан со входами сброса в "0" первого и второго триггеров, а прямой выход второго триггера связан со входом второго элемента И. Кроме того, в цифровой интерполятор дополнительно введен третий двоичный счетчик со входом установки его начального значения, счетный вход второго младшего разряда которого соединен с выходом Х интерполятора, а выход связан через второй блок элементов И со входом блока элементов ИЛИ.The problem is solved by the proposed digital interpolator, which contains an adder, a register, first and second binary counters (all with inputs for setting initial values), the first and second blocks of AND elements, the block of OR elements, the first and second triggers, the first and second delay lines, the first , the second, third and fourth elements AND, the first and second elements are NOT, moreover, the register is m-bit buses through the second block of AND elements and the block of OR elements is connected to the adder, the sign bit of which is connected with the second AND element and through the first the element is NOT connected to the input of the first element And, and the outputs of the first and second elements And through the first and second delay lines are connected to the enabling inputs of the second and first blocks of elements And, respectively, while the output of the second element And is the output Y of the interpolator and connected to the counting input of the second binary counter, the output of which is connected to the reset input in "0" of the first trigger, the direct output of which is connected to the input of the first element And, and the inverse output of which is connected to the input of the third element And, like the inverse output of the second rigger, but the reset input to "0" which is connected with the output of the first binary counter, the counting input of which is connected by the output X of the interpolator and with the output of the fourth element And, the output of which is also connected with the inputs of the first and second elements AND, in addition, the output of the third element And connected to the output "end of mining" and through the second element is NOT connected to the input of the fourth element And, the input of which is connected to the input of the clock pulses, and the input of the second element And is connected to the direct output of the second trigger, the input of the installation in "1" which, like the first trigger input is connected to the Start input, and finally, the interpolator preset input is connected to the reset inputs of the first and second triggers at “0”, and the direct output of the second trigger is connected to the input of the second element I. In addition, the digital interpolator a third binary counter is introduced with an input for setting its initial value, the counting input of the second least significant bit of which is connected to the output X of the interpolator, and the output is connected through the second block of AND elements to the input of the block of OR elements.
Замена первого регистра на двоичный счетчик со входом предварительной установки его начального значения является новым техническим решением в технике цифровой интерполяции, поскольку результаты проведенного заявителем анализа аналогов и прототипа не позволили выявить признаки, тождественные всем существенным признакам данного изобретения.Replacing the first register with a binary counter with a preset input of its initial value is a new technical solution in the digital interpolation technique, since the results of the analysis of the analogues and prototype by the applicant did not allow identifying signs that are identical to all the essential features of this invention.
Предложенное устройство имеет изобретательский уровень, так как из опубликованных научных данных и существующих технических решений явным образом не следует, что заявляемая совокупность блоков, узлов и элементов позволяет цифровую интерполяцию логарифмической кривой.The proposed device has an inventive step, since it does not explicitly follow from published scientific data and existing technical solutions that the claimed combination of blocks, nodes and elements allows digital interpolation of a logarithmic curve.
Предложенный цифровой интерполятор промышленно применим, поскольку его техническая реализация возможна с использованием типовых элементов микроэлектронной техники (интегральные логические микросхемы).The proposed digital interpolator is industrially applicable, since its technical implementation is possible using typical elements of microelectronic technology (integrated logic circuits).
На фиг.1 приведена функциональная схема цифрового интерполятора, а на фиг.2 - график интерполяции логарифмической кривой.Figure 1 shows the functional diagram of a digital interpolator, and figure 2 is a graph of the interpolation of a logarithmic curve.
Заявленное устройство содержит (фиг.1) сумматор 1 со входом 2 предварительной установки значения, регистр 3 со входом 4 предварительной установки значения, блок ИЛИ 5, первый 6 и второй 7 блоки элементов И, первого 28, второго 9 и третьего 8 двоичных счетчиков со входами 29, 11, 10 предварительной установки их начального значения, первого 12 и второго 13 триггеров, первой 14 и второй 15 линий задержки, первого 16, второго 17, третьего 18 и четвертого 19 элементов И и первого 20 и второго 21 элементов НЕ. Сумматор 1, регистр 3, блок элементов ИЛИ 5, блоки элементов И 6, 7, счетчики 8, 9 и 28 имеют m разрядов, где m - максимальная разрядность входных данных, включая знак. Триггеры 12, 13 имеют прямой и инверсный выходы, а также входы установки "1" и сброса в "0". Два элемента И 18, 19 имеют два входа, а два элемента И 16, 17 - по три входа. Вход 22 - сигнал предварительной установки - обозначен ПУ. Вход 23 - тактовых импульсов - обозначен ƒ. Вход 24 обозначен Пуск. Выходы 25, 26 обозначены X, Y соответственно. Выход 27 обозначен "окончание отработки". Регистр 3 и третий двоичный счетчик 28 m-разрядными шинами через блоки элементов И 6 и 7 соответственно связаны с сумматором 1 через блок элементов ИЛИ 5, реализуя связь с сумматором фактически через мультиплексор на два входа. Знаковый разряд Зн сумматора 1 связан с элементом И 17 и через элемент НЕ 20 - с первым элементом И 16. Их выходы через линии задержки 14 и 15 связаны с разрешающими входами блоков элементов И 7 и 6 соответственно. Кроме того, выход второго элемента И 17 является выходом Y 26 интерполятора. Вход ПУ 22 связан со входами сброса в "0" триггеров 12 и 13. Вход Пуск связан со входами установки в "1” тех же триггеров. Прямой выход первого триггера 12 связан с первым элементом И 16, а инверсный - с третьим элементом И 18. Входы сброса в "0" триггеров 12 и 13 имеют связь с выходами обнуления первого 9 и второго 28 счетчиков соответственно. Прямой выход триггера 13 связан со вторым элементом И 17, а инверсный - с третьим элементом И 18. Выход элемента И 18 связан с выходом 27 "окончание отработки" и через второй элемент НЕ 21 со входом четвертого элемента И 19, на другой вход которого поступают тактовые импульсы ƒ (вход 23). Выход четвертого элемента И 19 соединен со входами элементов И 16 и 17, а также со счетными входами счетчиков 8 и 9 и, кроме того, - с выходом Х 25 интерполятора. Выход второго элемента И 17 связан со счетным входом двоичного счетчика 28 и с выходом Y интерполятора. Выходы первого 16 и второго 17 элементов И через первую 14 и вторую 15 линии задержки связаны со входами второго 7 и первого 6 блоков элементов И соответственно.The claimed device contains (Fig. 1) an
Достоверность достижения поставленной цели изобретения - реализация цифровой интерполяции логарифмической кривой - подтверждается математическим обоснованием, изложенным в [Цифровые интерполяторы криволинейных траекторий - журнал “Известия вузов. Северо-Кавказский регион”. Технические науки, 2011, №2, с.16-18]. Уравнение логарифмической кривой
Для этого ΔY=2A-2=const, а ΔU=2B-2A+2+2i≠const. Для обеспечения минимальной для цифровой интерполяции погрешности (не более 0,5 шага интерполяции), необходимо начальное значение сумматора-вычитателя 1 взять не нулевым, как у прототипа [3], а равным B-2A.For this, ΔY = 2A-2 = const, and ΔU = 2B-2A + 2 + 2i ≠ const. To ensure the minimum error for digital interpolation (no more than 0.5 interpolation steps), it is necessary to take the initial value of the adder-
В исходном состоянии интерполятора подачей импульса на вход ПУ 22 триггеры 12 и 13 сбрасываются в "0". По сигналу Пуск (вход 24) триггеры 12 и 13 устанавливаются в "1", кроме того, по входу 2 в сумматор 1 заносится константа (2B-2A), по входу 10 в счетчик 8 заносится константа (2B-2A), по входу 4 в регистр 3 заносится константа -(2A-1) в дополнительном коде и по входу 11 в счетчик 9 величина "-ΔXmax" в дополнительном коде. Далее два сигнала "0" с триггеров 12 и 13 через элемент И 18 и элемент НЕ 21 откроют элемент И 19, и очередной положительный импульс частотой ƒ (вход 23) проследует на вход элементов И 16 и 17, а также на выход Х 25 интерполятора. На выход Y 26 интерполятора он проследует, если знак сумматора 1 будет "-" (единица в знаковом разряде Зн). Одновременно положительный импульс с выхода элемента И 19 поступает на счетный вход с весом "+2" двоичного счетчика 8, увеличивая его значение на два.In the initial state of the interpolator by applying a pulse to the input of the control unit 22, the
Если же знак Зн сумматора 1 будет "+" (ноль в знаковом разряде), то на выход Y 26 сигнал не пройдет (элемент И 17 будет закрыт). Спустя некоторое время (время задержки менее четверти периода частотой ƒ) возникает положительный импульс на выходе первой линии задержки Зд 14 или второй линии задержки Зд 15 (только одной), каждый из которых либо подсуммирует содержимое регистра Рг 3 (через блок элементов И 7 и блок элементов ИЛИ 5) к сумматору См 1, либо - содержимое двоичного счетчика Сч 8 (через блок элементов И 6 и блок элементов ИЛИ 5) к сумматору См 1. На этом один такт ƒ входных импульсов закончится. Новое значение знака Зн сумматора См 1 будет управлять работой интерполятора в следующем такте. Каждый отработанный такт ƒ по входу 23 подсчитывается по сигналу с выхода Х 25 счетчиком Сч 9, работающим как вычитающий. При поступлении ровно Xmax импульсов двоичный счетчик Сч 9 выдаст сигнал на сброс в "0" триггеров 12 и 13. Сигналы "1" с их инверсных выходов через третий элемент И 18 и третий элемент НЕ 21 закроют четвертый элемент И 19, прервав тем самым поступление импульсов со входа ƒ 23.If the sign Зн of the
Работа интерполятора окончена. Высокий уровень "1" с выхода третьего элемента И 18 выдает сигнал "окончена отработка". В результате отработки будет произведена цифровая интерполяция логарифмической кривой с максимальной абсолютной погрешностью, равной 0,5 шага интерполяции.The interpolator is over. A high level of "1" from the output of the third element And 18 gives a signal "finished mining." As a result of mining, a digital interpolation of the logarithmic curve will be performed with a maximum absolute error equal to 0.5 interpolation steps.
Достоверность функционирования заявленного цифрового интерполятора подтвердим на простом примере при А=7 и В=11 (см. таблицу 1 и фиг.2). Малые значения А и В взяты по соображениям сокращения размеров таблицы 1.The reliability of the operation of the claimed digital interpolator is confirmed by a simple example with A = 7 and B = 11 (see table 1 and figure 2). Small values of A and B are taken for reasons of reducing the size of table 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013108075/08A RU2513679C1 (en) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | Digital interpolator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013108075/08A RU2513679C1 (en) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | Digital interpolator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2513679C1 true RU2513679C1 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=50481016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013108075/08A RU2513679C1 (en) | 2013-02-22 | 2013-02-22 | Digital interpolator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513679C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU253896A1 (en) * | Г. И. Алкин | INTERPOLATOR FOR SOFTWARE MANAGEMENT STATIONS | ||
SU1629897A1 (en) * | 1988-09-26 | 1991-02-23 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Модуль" Винницкого Политехнического Института | Digital linear interpolator |
US7171435B2 (en) * | 2002-05-17 | 2007-01-30 | Texas Instruments Incorporated | Circuits, systems, and methods implementing approximations for logarithm, inverse logarithm, and reciprocal |
-
2013
- 2013-02-22 RU RU2013108075/08A patent/RU2513679C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU253896A1 (en) * | Г. И. Алкин | INTERPOLATOR FOR SOFTWARE MANAGEMENT STATIONS | ||
SU1629897A1 (en) * | 1988-09-26 | 1991-02-23 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Модуль" Винницкого Политехнического Института | Digital linear interpolator |
US7171435B2 (en) * | 2002-05-17 | 2007-01-30 | Texas Instruments Incorporated | Circuits, systems, and methods implementing approximations for logarithm, inverse logarithm, and reciprocal |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОШКИН В.Л., "Аппаратные системы числового программного управления", Москва, Машиностроение, 1989, стр. 61, рис. 3.14 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dong et al. | On nonlocal problems for fractional differential equations in Banach spaces | |
RU2513679C1 (en) | Digital interpolator | |
RU180966U1 (en) | PROBABLE ARITHMETIC DEVICE | |
US3359409A (en) | Correlation function apparatus | |
RU193622U1 (en) | AGREED FILTER | |
RU2517322C1 (en) | Adaptive digital predicting and differentiating device | |
RU2515215C1 (en) | Digital predicting and differentiating device | |
US11861325B2 (en) | Repurposed hexadecimal floating point data path | |
RU2444123C1 (en) | Adaptive smoothing device | |
US3420989A (en) | Synchronizer for digital counters | |
RU2520390C1 (en) | Apparatus for quantitative estimation of quality indicator | |
RU2595958C1 (en) | Logical computing machine | |
GB1287132A (en) | Apparatus and method for improving the velocity response of mti radar by sinusoidally varying the interpulse period | |
RU2595906C1 (en) | Device for calculating functions | |
RU156596U1 (en) | RANDOM INTERVAL GENERATOR WITH SYMMETRIC DISTRIBUTION LAWS | |
RU2016108645A (en) | The method of converting electrical pulses to Manchester code and a device for its implementation | |
SU836756A1 (en) | Pulse repetition frequency multiplying device | |
Yang et al. | Existence of solutions for impulsive hybrid boundary value problems to fractional differential systems | |
RU147514U1 (en) | DEVICE FOR OPERATIONAL COMPRESSION OF VIDEO SIGNAL OF RGB MODEL | |
SU432494A1 (en) | POSSIBLE-PERFORMANCE DEVICE | |
RU166359U1 (en) | TRIGGER DEVICE | |
SU434600A1 (en) | PARALLEL COUNTER | |
SU642704A1 (en) | Arrangement for computing the function: (x2-y2) raised to the minus 1/2 power | |
RU2642370C1 (en) | Device for calculating logarithmic functions | |
RU2012112276A (en) | METHODS FOR PERFORMING ELEMENTARY COMPUTATIONAL OPERATIONS (EVO) AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150223 |