SU792261A1 - Цифровое устройство дл вычислени тригонометрических коэффициентов - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Изобретение относитс  к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано в анализаторах частотных характе ристик случайных процессов и в других вычис лительных устройствах, использующих алгоритм преобразовани  Фурье, Дл  определени  спектральной плотности сл чайного процесса чаще всего используетс  дискретное преобразование Фурье Cк--A Bк где к - номер rapMOHFn n, А и В - коэффициенты Фурье, которые определ ютс  по формуле Бессел ; (л-Ьи)сОв(-ц.к ) 2. V BK.--rrS х(дЪ-иТб1У1( . x(At-n) - отсчет случайной величшаи Дл  получени  тригонометрических коэффи- циентов (ТК) можно использовать устройство , построенное, на запоминающего устройства ЗУ. В ЗУ хран тс  значени  полуволны синуса. В состав устройства также входит счетчик номера отсчета, св занный через группу вентилей с : накапливающим сумматором. Накапливающий сумматор через группу веттшей св зан с регистром адреса, который задает адрес в ЗУ, по которому читаетс  соответствующее значение синусоидального сигнала. Считанное число передаетс  на ЗУ на выходной регистр 1. Недостатком данного устройства  вл етс  относительно больщое врем  получени  старших значений синусоидального сигнала из-за того, что генераци  синусовдальных сигналов производитс  с посто нным шагом квантовани  по частоте , равным единице, врем  получени  одного значени  равно двум тактам работы. Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому  вл етс  устройство, содеращее счетчик 1шсел, который через блок элемента И соединен с накапливающим сумматоом , который соединен с блоком моделировани  функции, и устройство управлени , состо щее из трех цепей последовательно соединенных счетчика и дешифратора, управл емых комбинационной схемой. Устройство позвол ет за один такт обращени  получить очередное ;значение ТК с переменным шагом по частоте 2 J.

Недостатком этого устройства состоит в невозможности организации гибкого Фурьеанализа , так как параметры генерируемой матрицы ТК (N, К) жестко определены схемой устройства управлени , т. е. большое врем  изменени  параметров анализа.

Цель изобретени  - повышение быстродействи .

Дл  этого в устройство, содержащее блок управлени , счетчики, дешифратор, сдвиговый регистр и накопительный сумматор, выход которого соединен со входом блока формировани  синуса, введен блок элементов И, а блок управлени  состоит из элементов И, схемы сравнени  и элемента задержки, вход которого  вл етс  входом устройства и соединен с первым входом накопите;гьного сумматора, второй вход которого св зан с первым входом первого элемента И и подключен к выходу второго элемента И выход которого соединен с первым выходом сдвигового регистра, вход которого соединен с первыми входами второго элемента И и первого счетчика и подключен к выходу третьего элемента И, входы которого соединены соответственно с выходами элемента задержки и схемы сравнени , входами подключенной соответственно к выходу первого счетчика и ко второму выходу сдвигового регистра, второй выход которого через первый дешифратор соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого через второй счетчик подключен к первому входу блока элементов И, выходом соединенного с третьим входом накопительного сумматора, второй вход второго элемента И подключен к третьему выходу С11вигового регистра, четвертый выход которого через второй дешифратор подсоединен ко второму входу блока элементов И.

На фиг, 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - схема блока управлени .

Устройство содержит сдвиговый регистр 1, который соединен с дешифратором 2, задающим размерность анализа 1М, блоком 3 управле{-ш  и дешифратором 4, задающим величину шага квантовани  по частоте. Счетчик 5 числа шагов данной в еличины соединен с блоком 3, который вырабаплвает сигнал управлени  +1 сброс дл  счетчика 5, сдвиг дл  регистра 1 и соединен со счепиком 6 чисел, дл  которого вырабатывает сигнал +2.

Счетчик 6 через блок элементов И 7 соединен с накапливающим сумматором 8, который управл етс  блоком 3 сигналом Сбрск и +См, Дешифратор 4 управл ет включением соответствующей группы элементов И в блоке 7 cnrHaJfOM 2Я-. Накапливающий сумматор 8

соединен с блоком 9 формировани  синуса.

Блок 3 содержит элементы И 10-12, схему 13 сравнени  кодов и элемент 14 задержки и вырабатывает все необходимые сигналы управлени .

Устройство работает следующим образом.

Параметры генерируемой матрииц, тригонометрических коэффициентов (ТК), соответствующей алгоритму (2), задаютс  при помощи р да управлени  слов, которые записываютс  в регистр 1,-и слова размерности анализа. Управл ющее слово (УС) содержит поле задани  величины шага квантовани  по частоте, поле числа шаговданной величины, признак наличи  информации в управл ющем слове и признак

конца столбца генерируемой матрицы Р. Слово размерности анализа задает длину исследуемой последовательности N. Устройство воспроизводит матрицу тригонометрических коэффициентов по столбцам. Шаг квантовани  по частоте переменной и его величина задаетс  кодом соответствующего пол  УС через дешифратор 4 сигналом 2 , где q О -т. Количество исследуемых гармоник или количество строк в генерируемой матрице равно сумме кодов, содержащихс  в поле числа шагов всех УС, и задаетс  признаком конца столбца Р, который заноситс  в последнее УС. Вычисление аргумента организовано так, что дл  получени  следующего значени  тригонометрического коэффициента в сумматоре 8 сохран етс  предыдущий аргу5 мент и к нему прибавл етс  код, содержащийс  в счетчике 6, умноженный на величину текущего щага квантовани  по частоте 2 . Дл  . этого блока 7 возбуждаетс  соответствующа  группа элементов, котора  по сигналу 2

° передает в сумматор 8 содержимое счетчика 6 со сдвигом на разр дов влево, что соответствует уменьшению на 2. После каждого обращешм к устройству по сигналу в сумматор 8 сигналом Ч-См формируетс  очередное эначе ние аргумента, а в счетчик 5 прибавл етс  единица (+1). Если вычисл лс  послед}шй ТК с заданным шагом по частоте, происходит сравнение кода в счетчике 5 с кодом пол  числа шагов УС и 3, по сигналу схемы 13 сравнени 

0 через элемент И 12( вырабатывает сигналы (сброс Сч), сброс счетчика 5 и сдвиг регистра 1, обеспечива  переключение на следующую величину шага квантовани  по частоте. Таким образом, цосле прихода импульса на выходе

Claims (2)

1. 5 блока 9 находитс  соответствующее значение тригонометрического коэффициента. При вычислении последнего в столбце матрицы ТК блок 3 по сигналу от схемы 13 сравнени  и признаку конца столбца Р через элементы Н 11 и 12 вы5 рабатывает сигналы: Сброс СМ, Сброс Сч, слов и через элементы 10 сигнал +2, которые подготавливают устройство к вычисле Ш10 следующего столбца матрицы. Сигнал +2 задаетс  дешифратором 2 в зависимоети от содержимого слова размерности анализа , причем определ етс  след тощим выражением: п Э N , где максимальна  zuiHHa последовательности, котора  может подвергатьс  анализу, длина текущей последовательности. В процессе работы устройства на сумматоре 8 хранитс  аргумент текущего ТК, который подаетс  на блок 9. Точность вычислени  значений функции сину са зависит от точности блока 9. Рассмотренное устройство позвол ет операти нодтрограммным путем изменить параметры Фурье-анализа, выбира  их оптимальными в каж дом конкретном случае. Формула изобретени  Цифровое устройство дл  вычислет  тригон метрических коэффициентов, содержащее блок управлени , счетчики, дешифратор, сдвиговый регистр и накопительный сумматор, выход которого соединен со входом блока формировани  синуса, отличающеес  тем, что с цедыо повыщени  быстродействи , в устройство введен блок элементов И, а блок управле

   /

   /

   /

   CSpCv ьга  состоит из элементов И, схемы сравнени  и элемента задержки, вход которого  вл етс  входом устройства и соединен с первым входом накопительного сумматора, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента И и подключен к выходу второго элемента И, выход которого соединен с Первым выходом сдвигового регистра, вход которого соединен с первыми входами второго элемента И и первого счетчика и подключен к выходу третьего элемента И, входы которого соединены соответственно с выходами элемента задержки и схемы сравнени , входы которой подключены соответственно к выходу первого счетчика и ко второму выходу сдвигового регистра, второй выход которого через первый дешифратор соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого через второй счетчик подключен к первому входу блока элементов И, выход которого соединен с третьим входом накопительного сумматора, второй вход второго элемента И подключен к третьему вмхог ду сдвигового регистра, четвертый выход которого через второй деитфратор подключен ко второму входу блока элементов И. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Труды Р занского Р/Т ин-та, вып. 39, 1972, с. 186.
2. 2.Авторское свидетельство по за вке 2506088/18-24, кл. G 06 F 15/34, 1977 прототип).