Устройство для вычисления коэффициентов преобразования уолша

Устройство для вычисления коэффициентов преобразования уолша

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УОЛ111А, содержащее первьй тактовый генератор , выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого подключен к первому установочному входу первого триггера, первый выход которого подключен к входу сброса цифроаналогового преобразователя и первому входу первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу цифроаналогового преобразователя , выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к второму установочному входу первого триггера, второй вход ключа подключен к выходу второго триггера, первый установочный вход которого является входом запуска устройства, а второй вход компаратора является информационньм входом устройства, второй тактовый генератор, отл и-чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем вычисления амплитудного спектра Уолша, в него введены четьфе счетчика, реверсивный счетчик, третий-пятый триггеры , два элемента задержки, второйседьмой элементы И, три элемента ИЛИ, выход ключа подключен к счетным входам первого и второго счетчиков и входу первого элемента задержки, выход которого подключен к первому установочному входу третьего триггера , выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего счетчиков и счетному входу четвертого счетчика , выход переполнения которого подключей к второму установочному входу третьего триггера и первым вхоСО дам третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому входу первого элемента ИЛИ и первому установочному входу четвертого триггера,- первый и второй выходы которого подключены соответственно к суммнрукицему и вы со to читающему входам реверсивного счетчика , информационный выход которого является информационным ВЕ ХОДОМ уст ройства, выходы младших разрядов Од . «торого и третьего счетчиков подключены к первому и второму входам пятого элемента И, выход которого подключен к тактовому входу пятого триггера, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых подключены к второму выходу первого триггера, выход переполнения третьего счетчика подключен к первому входу шестого элемента И, выход которо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (бац G 06 Г 15!332

ОПИСЛНИК ИЗОЬГЯтЕНИЯ 1

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3660786/24-24 (22) 03. 10.83 (46) 07.04.85. Бюл. 11 13 (72) С.Г.Алексеев, 11.Б.Беляев и М.M.Ãåëüìàí (53) 681.32 (088.8) (56) 1.Хартмут Х. Теория секвентного анализа. M., "Мир", 1980.

2.Полупроводниковые кодирующие и декодирующие преобразователи. Под ред. В.Б.Смолова и H.À.ÑìèðíîBà. Л., "Энергия", 1967, с. 134, рис. 2-4 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ В11ЧИСЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УОЛ111А, содержащее первый тактовый генератор, выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого подключен к первому установочному входу первого триггера, первый выход которого подключен к входу сброса цифроаналогового преобразователя и первому входу первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к второму установочному входу первого триггера, второй вход ключа подключен к выходу второго триггера, первый установочный вход которого является входом запуска устройства, а второй вход компаратора является информационным входом устройства, второй тактовый генератор, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем вычисления амплитудного спектра Уолша, в

„„SU„„114927 А него введены четыре счетчика, реверсивный счетчик, третий-пятый триггеры, два элемента задержки, второйседьмой элементы И, три элемента

ИЛИ, выход ключа подключен к счетным входам первого и второго счетчиков и входу первого элемента задержки, выход которого подключен к первому установочному входу третьего триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего счетчиков и счетному входу четвертого счетчика, выход переполнения которого подключен к второму установочному входу третьего триггера и первым входам третьего и четвертого элементов

И, выходы которых подключены соответственно к первому входу первого элемента ИЛИ и первому установочному входу четвертого триггера, первый и второй выходы которого подключены . соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, информационный выход которого является информационным выходом устройства, выходы младших разрядов, торого и третьего счетчиков подключены к первому и второму входам пятого элемента И, выход которого подключен к тактовому входу пятого триггера, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых подключены к второму выходу первого триггера, выход переполнения третьего счетчика подключен к первому входу шестого элемента И, выход которо-

114927б

10 к

8(к1 =- — E х;(- )

\ ) =0 гДе I = О, N- I—

"=0 й-1—

1 п-1 к -1З з

6о

20 (2) го подключен к второму установочному входу второго триггера и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочно)1у входу третьего счетчика, выход второго тактового генератора подключен к вторым входам первого и второго элементов И, выход переполнения пер-, вого счетчика подключен к третьему входу ключа, счетному входу третьего счетчика и первому входу седьмого элемента И, выход которого подключен к входу второго элемента задержки, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и к первому входу третьего элемента

ИЛИ, выход которого подключен к

Изобретение относится к технике аналого-дискретного преобразования процессов, обеспечивает преобразование непрерывных сигналов в кодированный амплитудный спектр Уолша, и может быть использовано для спект— рального анализа процессов в базисе функций Уолша.

Преобразование Уолша выполняется в соответствии с. выражением текущий номер дискретного значения измеряемой величины (процесса); номер составляющей амплитудного спектра процесса 8», целое число, и= од N т. е. является суммой поразрядных произведений двоичных представле—

25 . ний указанных индексов.

Известны процессоры Уолша с входньм АЦП (1) .

Недостатком данных процессоров является принципиальная.необходи30 мость последовательного во времени преобразования и обработки данных, а также сложность. установочным входам первого, второго и четвертого счетчиков, установочному входу пятого триггера, второму входу шестого элемента И и установочному входу реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй установочный вход четвертого триггера подключен к выходу первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и является входом сброса устройства, вход второго элемента задержки является входом разрешения считывания устройства, выход компаратора подключен к второму входу седьмого элемента И.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь последовательного ступенчатого уравновешивания, содержащий цифроаналоговый преобразователь, входы которого соединены с выходами счетчика, а выход подключен к опор— ному входу компаратора, измеритель— ный вход которого соединен с измери— тельной шиной устройства, а выход с входом первого триггера управления, первый выход которого через элемент

И, с другим входом которого соединен тактовый генератор, подсоединен к счетному входу счетчика, выход которого соединен с кодовым выходом устройства, второй вход первого триггера управления через ключ подсоединен к генератору сигналов циклов, первый управляющий вход ключа соединен с выходом второго триггера управления, первый вход которого соединен с шиной сигналов запуска (2) .

Недостатком известного устройства является ограниченность функциональных ьозможностей.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства путем вычисления амплитудного спектра Уолша.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый

3 114 тактовый генератор, выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого подключен к первому установочному входу первого триггера, первый выход которого подключен к входу сброса цифроаналогового преобразователя и первому входу первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к второму установочному входу первого триггера, второй вход ключа — к выходу второго триггера, первый уста- 15 ! новочяый вход которого является входом запуска устройства, а второй вход компаратора-- информационным входом устройства, второй тактовый генератор, введены четыре счетчика, реверсивный счетчик, третий, четвертый и пятый триггеры, два элемента задержки, второй, третий, четвертый, пятый, шестой н седьмой элементы И, три элемента ИЛИ, выход ключа подключен к счетным входам первого н второго счетчиков и входу первого элемента задержки, выход которого подключен к первому установочному входу третьего триггера, выход которого подключен к первому входу вто1 рого элемента И, выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего счетчиков и счетному вхо.ду четвертого счетчика, выход переполнения которого подключен к второму установочному входу третьего триггера и первым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены соответственно к пер- щ вому входу первого элемента ИЛИ и первому установочному входу четвертого триггера, первый и второй выходы которого подключены соответственно к суммирующему н вычитающему входам реверсивного счетчика, информационный выход которого является информационным выходом устройства, выходы младших разрядов второго и третьего счетчиков подключены со- gp ответственно к первому и второму входам пятого элемента И, выход которого подключен к тактовому входу пятого триггера, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых подключены к второму вы9276 ходу первого триггера, выход переполнения третьего счетчика — к первому входу шестого элемента И, выход которого подключен к второму установочному входу второго триггера и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу третьего счетчика, выход второго тактового генератора — к вторым входам первого и второго элемента И, выход переполнения первого счетчика — к третьему входу ключа, счетному входу третьего счетчика и первому входу седьмого элемента И, выход которого подключен к входу второго элемента задержки, выход которого подключен к второму входу первого элемента

ИЛИ и первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочным входам первого, второго и четвертого счетчиков, установочному входу пятого регистра, второму входу шестого элемента И и установочному входу резистивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй установочный вход четвертого триггера — к выходу первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с. вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и является входом сброса устройства, вход второго элемента задержки является входом разрешения считывания устройства, выход компаратора подклю ен к второму входу седьмого элемента И.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит информационный вход 1, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2 (с внутренним счетчиком), компаратор 3, вход 4 запуска, реверсивный счетчик 5, счетчик

6 циклов, тактовый генератор 7 (сйгналов, циклов), ключ 8, тактовый генератор 9, элемент И 10, триггер 11 управления, счетчики (со сдвигом)

t2 и 13, элементы И 14 и 15, элемент 16 задержки, триггеры 17 и 18, счетчик 19, элементы И 20-22, элемент 23 задержки, элемент ИЛИ 24, триггер 25, информационный выход 2ф выход 27 разрешения считывания,тригнер 28 управления, элемент И 29, эле. менты ИЛИ 30 и 31, вход 32 сброса.

Устройство работает следующим образом.

1149276

По вне«r«r«erry сигналу сброса (по целH «»««e«««r«er. A Ã.>or а триггеров 11, 17, 28 и ЦАП 2 не обозначены) устройство;,ереключается в исходное состоя— ние, при котором: содержимое всех с етчиков становится равным нулю; триг ер 25 устанавливается R положение, обеспечив",êè««åå прямой счет импульсов в счетчике 5;триггер 18 находится в положении, при котором на

10 вход э:«емента И 20 пос"упает единичный сигнал этого триггера„ напряжение 1(АП 2 равно нулю; элементы И 10 и 14 блокированы нуле>зь«ми сигналами соответствующих триггеров 11 и 17; клн> «8 закрь«т сигналом триггера 28.

По сигналу внешнего запуска триггер 28 переключается, деблокирует клк>ч 8, и первым появившимся импульсом цикла генератора 7 переключаются 20 триггеры 11 и 17, а в первый разряд

>1 >> счетчика 1 2 з а п и с ь«в а ет с я 1 . П ачин а е r C ;« цикл определения величины н ул е в ой (К= О ) составляющей амплитуд—

H r>« c «« å ê ò р à У олша для L = О, N 1 .

Б каждом К вЂ «.r ««H«!»« e определяется

3 нач с;«и е Б „ в соответствии с В«.«р лж е— ни см (1 > . (J: ÿ этого к одир уют с я з на«е«««»я Х .и во время кодирования опре-! деляется энач! ние Р в соответ- з0 (+ 1«> ствии с. выражением (?) .

Кодирование Х выполняется из1 вестным образом путем последовательного уравновешива«иг ступенчато †из няющим-.я напряжением, формируемым 3»

ЦАП 2 (который управляет внутренним счетчиком) ««o c.::,г:«ала««та«;тового генератора 9. В момент уравновешивания комтаратор 3 переключает триггер

1 1 «» Yicx0pHoe cостояние, r! B c Me!>«и- 40 ке 5 (в первом цикле кодирования при i =О) ока".ыва ется записанным код Х . а ЦАП 2 переключается в 0 исхоп ное с ос тоян«tp .

Так как (- I ) х в выражении (1) 45

> всегда рагно + или — 1, то определение 8 к сводится к алгебраическому сум«жрованию текущих кодов Х . Поэтому с увеличением i код,ы в счетчике

5 (числа импульсов) алгебраически сумм«руются в соответствии с текущим значением Р;„, и при i = N — 1 содержимое счетчика 5 становится равным 9„

Для возведения в целую неотрицательную степень величины (— 1) надо знать не значение показателя степени Р, „, а только его кратность 2 (т. е. четность или нечетность Р:

Ф

Поэтому, в соответствии с выражением (2), вычисляются произведения отдельных разрядов содержимых счетчиков 12 и 13 — двоичнь«х представлений текущих значений индексов 1 и

К. Четность (нечетность) суммы этих произведений определяется триггером

18. Поразрядное умножение двоичных чисел выполняется в элементе H 15 последоватепьно (разряд за разрядом) путем одновременного сдвига содержимого счетчиков 12 и 13, Если после сдвигов состояние триггера 18 ока".,-! г«r>C Ь аиаЛОГИ-«..«Ü«!» ПЕРВОНаЧаЛЬНОМУ, это говорит о том, что четность

Р„„1 не изменилась по отношению к

Р(,,01к и поэт у - ач е Х,! суммируется с содержимьм счетчика 5 с тем >ке знаком, с которым суммировалось значение Х . В противном слу-! чае з цак с уммирова ния меня ется HB г>ротивоположн«.п«, что достигается переключением счетчика 5 на противоположное направление алгебраического суммирования. Анализ состояния триг— гера 18 и требуемое переключение реверса счетчика 5 выполняется после завершения кодирования текущего

««.«÷eHèÿ Х„ и выполнения и сдвигов

c>«åòчиков l2 и 13. Анализ состояния триггера 18 выполняется элементами

И 20 и 21, единичный сигнал одного из которых подтверждает состояние триггера 25 или переключает его.

Этот триггер управляет реверсом счетчика 5.

Указанным образом определяют N значений Х; измеряемой величины и выполняют их алгебраическое сумми— рование с учетом значения (— 1)

При каждом определении Х и Р ! 1! «1) К вь«ходнь«м сигналом и — ro разряда счетчика l9 переключается триггер 17 и блокирует элемент И 14 и тем самым блокируется передача тактовых импульсг>B на входы сдвига счетчиков 12 и

13 и счетный вход счетчика 19. Их деблокирование производится последующим импульсом цикла генератора 7.

Зле««ент и5 задержки обеспечивает запись ть.кущего сигнала цикла в счетчики 12 и 13 до появления тактовых импульсов сдвига.

С появлением N-1 — rr> сигнала цикла дискретизации входным сигналом счетчика 6 блокируется ключ 8, подготавливается к передаче элемент И 22 и

1149276

1О

Составитель" А. Баранов

Редактор В.Данко Техред И. Гергель Корректор С.Черни

Заказ 1901/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 выполняется кодирование Х; при

N — 1. С появлением сигнала уравновешивания компаратора 3 на выходе элемента И 22 появляется единичный сигнал. По этому сигналу на выходе

27 выполняется считывание в процессор или ЗУ кода 8 с выхода 26 счетчика 5. После этого с задержкой в элементе 23 выполняется сброс всего устройства за исключением счетчика 13 в исходное состояние. В счетчике

13 при этом содержимое оказывается увеличенным на

Указанным образом определяют составляющие спектра с индексами от 0 д о N-1.

С появлением сигнала переполнения на выходе счетчика 13 (соответствует N-й составляющей спектра) выполняется последний цикл определения N-й составляющей. После считыва" ния кода 8 все устройство сигналом элемента 23 сбрасывается в исходное состояние, единичным сигналом элемента И 29 переключается триггер

28, который блокирует ключ 8 и тем самым работу всего устройства.

Таким образом, введение указанной выше совокупности узлов и связей между ними позволяет расширить функциональные возможности предлагаемого устройства за счет вычисления амплитудного спектра Уолша.