Цифровой гармонический анализатор

Цифровой гармонический анализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

!

С П И С А Н И Етл44748Ю

Сок)з Советских

Со11иалистическик

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДНЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от азт. сзидстельства— (22) Заяь.1ен,) 11.05.73 (21) 1920136/18-2-1 (51) Ч. Кл. С 06f 15, 34 с присоединением заявки—

Государственный комитет

Совета Министров СССР 1 (32) Г1р!1Оритет—

Опубликовано 25.06,75. В10;;ICTeira ¹ 23

i 53) У,I!y Г81.3"5 (Оьм) по делам изобретений и открытий тятя оихбликоза! Ня опиcûп 1; 13.01.76 (72) Авторы изобретения

Ю. И. Евтеев, Б. И. Кущев, В. С. Пикулин, В. И. Чайковскии и Б. H. Юрухин (71) Заявители

Воронежский политехнический институт и Воронежский технслОГический rlHcTHT) т

154) ЦИФРОВОЙ ГАРМОИ И ЧЕСКИЙ АНАЛ ИЗАТОР

Изобретение о))носится к вычислительной

ТСXII1 !КС, Известные цифровь:с гармонические анализаторы, содержащие соединенные последовательно генератор тактовых импульсов:r делитель частоты, выход которого соединен со входом блока ввода и .1ервыми входами двух лсментов «И», вторые входы которых 10дключены к выходу генератора тактозы.; lxlпульсов, соединенного со входом счетчика прямого счета, выход блока ввода через олок умножения, подключенный вторым входом к вых,rv счетчика обратного счета, соединен с первыми входами лзу.; накапливающих рсгliстроз, последовательно соединенные блок ус. тановки номера I <1рмоник;! i! форм:IpoBBTO;I кода аргумента и знаков синуса и косинуса, я также две схемы сравнения и .дешифратор

;10, .)0ã0Bûx знячен:1й, требуют большого объема ооо)>;!DBB!Iия и имеют малое быстродействие.

Цель изобретсни i — повышение быстро.-,сйстзия.

В предлагаемом цифровом гармоническом анализаторе, с целью .!повышения быстродействия, выход де.тителя частоты соединен с импульсным .Входом формирователя кода аргумента и знаков синуса и,косинуса, информационные выходы, которого соединены с первычи входами схем сравнения, а знаковые выходы соединены со вторым I входам.i cÎOTзетствующего някя..!л!1вающсго зег!!стра, треT Bi!,В хо. Вl кот ) Dr)1 x . 1ОДкл 10чс н ь! х ВыхоДУ COотзетству ощего элемента «I I», третьи входы хоторых подклпочены к выходам соотвстству101цих схем сравнен!я, зторыс входы которь1< соединены со входом дсш:1!1),)атора порогоВых значе-IBII и подхгпочены х первому зыхс:, c÷åò÷:,;ID;!рямого счета, второй выход хо10 -орого сосчинен с первым зходо>м с-iåò÷rlêr оорятного счета, .подключеннз.-.о вторым вх дом к Вь!ходу дешифрятора:1ороговых з1;чci!Iré; формирователь,ко:rë ярг) з!епта и зняНОВ с;!нус,1;! косин! Оя содержит дВ;1 су м)1;1торя, рсг: стр, гру;1ду элеме:!тон «11Л11 — III. > блох знаков, з!.!ходы которого соединены сООтВетстзу 1Ощи)111 знакОВыа!и выходами фор.,I l!p0BBTcля ко;(я яргхмснта;! Зтlя коз el!HI ся н коñс ií » ся, входьl кода гярх!Оник которого

СОСЛИНC IЬ! СО ЗХОДЯЗ1И ООТВЕTCTBX IOØCÃO Pli. ряда <первого сумматора, вторые зходы кот;РЫХ ПОДI 110<10 i br ?? ?? !!????<1????>! ЗЫХО НЯМ ОДН . 1;ме!1ных разрядов регистра,;1нформац!юннь входы которого подкл1очены х выходам одноименных разрядов первого сумматора, а строб!.!)уемый вход .Нодключс:! к сим.)ульсном" в. :.Оду формирователя кода аргумента и знаков синуса и косинуса, единичные и нулевыс выходы разрядов регистра соединены соотвстс))венно с .первым<и и вторыми входамп од4748! 0

y (/): — sin K;:-1L фУHKHII !

n — 1

Ал 2у . Cos 2-. †.„х(t) . К;— ! =-.с

ОКОН 1 Я ТЕЛЬНО:

m

Cjt, (+ r

r= Iq=I поименных элементе)в «ИЛИ вЂ” НЕ», выходы которысс соелинсны со входами одноименных разрядов Второго сумматора, выходы которого соединены " соответс ввую(цпми информационными выхолами форлгирователя кола аргуМЕИТЯ II ЗНс11"ОВ СИНуC3 п KOCIIHjnСЯ, ВЫХО переполнения регистра сослинсп со вхолоч блока знаков, треты л! и входа мси элементов

«ИЛИ вЂ” НЕ» и !вхолом младшего разряд!1 зторого сумматора.

На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого цифрового гармонического анаliiзятора; иа фпг. 2 — — блок-схсчя формировяТЕ,11! КОДЯ ЯРГУЛIЕНТОВ И Зня!СОВ ИНУСс(!И Ко синуса.

Аналг!затор сос(е)ржит блок 1 Ввола. блок

2 ул!ножсни(1, счет iilK 8 обратного счета, дешифратор 4 пороговых значений, счетчик 6 прямог0 cnåòà, cxcìû 6 и 7 сравнения, II3!<3itлпвающие pectfcipff 8:I 9, формирователь 10

КОДЯ 3 (Угу !снта II 3031 ОВ С, (Н, CH u KO ll II), С(1, блок 11 установки toitep3 га)рмонпки, элементы «И» 12 и 18, генератор !4 тактогвых 1lмпульсов и лслптсль 16 частоты.

Формирователь (.-ч. фиг. 2) со (с )ж:!т сумматoip 16, рсгп: тр !7, грус!пу элементов

«ИЛИ вЂ” НЕ» И, С1 D(3TOp 19 lt Олок 20 знаков.

Цифровой гярл!Опи!(Сский анализатор работает слелующим образом.

Алгоритм опрос(слеп!!1! коэффпщиси ion

Фурье А(, п Л(, Основан на формулах Бссcñë t: гле л (i) — лиекрет)нос значение исследуемой реализации в цифровом кодс; ! — П О Р 5I:(К О В bf Й H 0 М С Р Л l f С К Р С Т I I О Г 0 значения;

К вЂ” — порядковый номер гармоники;

n — общее число дискретных значений отрезка реализации, которое в данном цифровом гармони I=cком анализе выражается числом 2"., гле р— целое число. Этот алгоритм преобразуется при замене значений синуса и косинуса кусочно-линейной аппроксимирующей функцией так:

2-. 1 — -- jj)nign (nîÿ!с, ) — + x(i), (2)

В Сц . (2-,.

n )nign (!inrun;

Злссь ср(/) — некоторая кусочно-линсиная функция, аппроксимирующая взвешенную функцию синуса, соответствующую тлавнол!у значению аргумента, т. е. С sin, ) O

С выби)рается таким, чтобы люоое значение взвешенной функции выражало ь целым числом: 1 — кол аргумента функции синуса, сов.!алающий с номером кванта а:)проксимяц;.I;I этой функции, прп котором

/ — коЛ а)ргумснта зззсшенной фупкц:!

0cïíóñÿ, сов 13jfающш с номером кванта 3! .ri (О проксимации этой фу:(кц;)!f:I равный —. — !.

Аипроксимирующя. :,вззешснная синуса с()(/) записызястся так: (5 !!! ii!

20 (ле 1!" !Ис 10 р )вис а а а, — !(ороговос зня снпс кола аргумента,;Ipn кот0ром изменяется зна-Ionne I! ð!!ряшсния функции Лср (r); и — помер ближllйшсго меньшего лор025 гового числа квантов аппроксимации по от!!ошеншо к текущему / значени!о аргумента, т. е.: г!! -j I а„, С! С 11„(-лс A„,=

r .I

Поэтому формула (2) приобретает впл:

» — I !!!

8Ii — - .т(i), Й,Л ()+

2у .(у

CQE!.— -с

1 — (!

»!

2-

+ 4 (m) sign sin К;— Ш! П

r=-

ИЛ il!! .! - !!! Iir

8!! =-.. « х(1) Лр (г) +

Са . с С

j — !!,!! !

1 2-. — — !) (m) sign siii К. аМ П, r= l

1 — i!

»!

+ "»i(sign (sin KI — )! (4) r- плс Л, — число, фиксируемое регистром

l7 при каждом тактовом импульсе, соответству!ощсм кванту яп(;роксимации между двумя !!ороговымп значениями синуса;

, (1, — число, фиксируемое регистром

q=. I

17 при числе тактовых из(пульсов, равном

474810 разности между двумя соседним: .1Орзгэз»IIII значениями аргумента с .ну:ч:

m «т

У Уу — исло, фпк :1руемое на рог!1r= — I 1=-. стре 17 и разное произведению,пэрэгового зп"-. -!аг!ия ззвсшснног0 син са, бл 4и ай1! .его и искомому значен;по, на дискрети:с зпаченп: ; !Оцесса r(i)

Цифровой гармоническ!и aI!àëi!çàòçð реал;!зует алгоритм (- 1) и собран ;1а элементах транзисторно-транзисторной логики. В начальный момент времени автоматически з счетчике 3 обратного счета устанав.II;âàåòcII код нa ÿ. !úíÎÃÎ пpè!0ÿùçí!Iÿ Т1! Iгонэметр!1чсской функции (синуса) !Iq;(0); з=е остальные блоки устанавливаются в пулев.".е положен;!е, а из блока 11 установки номера I ="ðì0!ïõ!I на вход формирователя 10 кода аргумента и знаков синуса и косинуса подается код номера гармоники, соответствующий коэффициентам

А1, и В1,.

При работе цифрового гармонпческого анализатора каждый импульс цикла, поступающий от делителя 15 частоты, с носителя за:!иси в блоке 1 !ввода вводит очередное дискретное значение, формирует соответствующий ему код аргумента и знаки синуса и .косин са в формирователе 10 кода аргумента:! знаков синуса и косинуса, а также открывает элементы «И» 12 и И,для прохождения через них на накапливающие регистры 8 и 9 тактовых стробирующих импульсов от генератора 14 тактовых импульсов. Кроме того, тактовые импульсы генератора 14 тактовых импульсов поступают на пересчетный вход счетч!ик!а 5 прямого счета, емкость которого

П равна — .

При каждом цикле, работы происходит .последовательное заполнение счетчика 5 прямоП. го счета тактовыми импульсами до числа—

При фиксировании счетчиком 5 прямого счета числа импульсов, соответствующего коду зна-!ения аргумента / схема 6 сравнения формирует им пульс, закры!зающий элемент «И»18 для прохождения через нето тактовых импульсов, фиксирующих,B накапливающем регистре 9 частное !произведение коэффициента

Фурье при синусе. При фиксироза нт!и счетчиком 5 прямого счета числа импульсов /, соответствующего,коду значения аргумента косинуса, с помощью схемы 7 сравнения закрывается элемент «И» 12, и тактовые импульсы, фиксирующие частное произведение коэффициента Фурье .при косинусе, не поступают на накаплива!Ощий регистр 8. Одновременно при последозатель1нэъ! За 10 1 ненни импульсами счетчика 5 прямогэ 1ета дешифратор 4 пороговых значений формирует импульсы, с00Тветствующие последазательным Iорэгозым значен;.!ям аргумента. Эти импульсы в счетчике обратного счета при каждом пэрогэвом

5 !

О

l5

b5 зна !ен!!.i .; ..гуме.-.та изменяют код начального приращения фу:кипи синуса, последовательно уменьшая 11аждый раз это значение íà ед:1ницу (нача I! .100 приращение взвешенной функции синуса равно 6, число пороговых значений равно 6 при n=1024 и точности зычисленпя значен:!я синуса до третьего зн".êà).

Произведение аждого дискретпого значения и!роцеоса .;Я на текущее значение пр 1ращения фу!1кци:! синуса Л1р пэстоянно,!одгэтазлиз-ется блоком 2 м..!ножсния, а 1!р!! каждо 11 тактовом импульсе это произведение с учетэм знака с::!иуса и коэинуса з накапливающих регистпах 8 и 9 суммируется (зыч;1тается) с суммой предыдуших !астных произведений, сос-.,";. !я!Огц!!х коэффициенты Фур;>е.

При накэ:1лс:и:i на счетчике 5 прямого

П счета чи"ла —. что соответствует нзибэльшему гла вному значенпю аргумента c;!íócà или косинуса, следу!Ощий тактовый импульс произведет переполнение счетчика 5 прямого счета, что,равносильно установке его в начальное состояние. Одновременно информация о переполненпи счетчика 5 п!рямого счета,вырабатывает команду установки счетчика 8 обратного счета в исходное состояние для начала нового цикла. Новый цикл апределени!! очередного (ii+- 1) -го частногэ произведения начнется после появления !импульса цикла от делителя 15 частоты. После поступления и дискретных значений исследуемого процесса на нак!апливающих регистрах 8 и 9 будут зафиксированы коэффициенты Фурье Л1, п BI,.

Формирователь 10 кода аргумента и знаков синуса и косинуса работает следующим образом. В течение .всего времени определения коэффициентов Фурье AI, и В1, данной гармоники по первым входам сумматора 16 падается код гармоники k. Этот код после подачи первого стробирующего импульса цикла переносится на региспр 17; этим самым фо»мируется j = k, соответствующее обработке первого дискретного значения исследуемого процесса. Так как пораз!рядные выходы регистра 17 соединены с соответствующими вторыми входами !сумматора 16, то на его,выходе подготавливается число / = k+k и соответству!Ощее обработке .второго дискретного

П. значения, если 21: —. Припоступлении второго импульса цикла на регистре 17 фикси руется число 2А, а,на сумматоре 16 подготавлтгвается значение 31г, и т. д.

П, Если k ) —, прямой кодэтого числа npoi 4 ходит через груп!пу элементав «ИЛИ вЂ” НЕ» 18 и сумматор 19 на выход фоэм:!рователя кода аргумента и знаков синуса и косинуса 10. Ка,к только k; достигает значения, превышающего

fl — произойдет .переключение группы элемен4 тов «ИЛИ вЂ” НЕ» 18, и обратный код числа

474810 бог 7

ИНРЮРПаЦитМ:7

Лихой

О7ИУЛ С ныл Ас

8сод

Фиг Z

Редактор А. Батыгин

Корректор В. Гутман

Заказ 940/1379 Изд. Ха 838 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий.11осква,,гК-35, Раушская наб„д. 4/5

Тпп. Харьк. фпл. пред. «Патент»

Составитель Г. Сорокин

Текред Т. Курилко

) 377аКОй.р

Выходы