Генератор функций хаара

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Целью изобретения является упрощение генератора функций Хаара. Устройство содержит тактовый генератор, m-разрядный двоичный счетчик, /m - 1/ групп ключей, при этом в каждой k-й (K = 1,2, . . . , m - 1) группе содержится 2^k ключей, m - 2 групп элементов НЕ. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для генерирования ортогональных функций.

Известен генератор функций Хаара, содержащий двоичный счетчик, ряд групп ключей, ряд операционных усилителей, первый и второй регистры сдвига. Основным недостатком этого генератора является его сложность.

Известен также генератор функций Хаара, содержащий сдвиговый регистр номера функции, сдвиговый регистр аргумента, два триггера, сумматор по модулю два, блок формирования пачек импульсов, сдвиговый регистр второго аргумента, двухразрядный сдвиговый регистр, дополнительный сумматор по модулю два, элемент НЕ, элементы ИЛИ и четыре элемента И. Основной его недостаток - сложность конструкции при большом числе формируемых функций.

Кроме того, известен генератор функций Хаара, содержащий 2ⁿ-разрядный регистр сдвига, элементы масштабирования, 2ⁿ ключей и n групп по 2^n-i (i = 1-n) сумматоров-вычитателей в группе. Основной недостаток - сложность при большом числе формируемых функций. Также известен генератор функций Хаара, содержащий тактовый генератор, счетчик, группы аналоговых ключей и дешифратор. Основной его недостаток - большое число ключевых элементов в конструкции при достаточно большом количестве генерируемых функций.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является генератор функций Хаара, содержащий тактовый генератор, выход которого подключен к входу счетчика, группу ключей, причем старший инверсный разрядный выход счетчика является выходом функции Хаара первой группы генератора, i-й инверсный разрядный выход счетчика (i = 2, n, n - разрядность счетчика, 2ⁿ - разрядность системы функций Хаара) подключен к информационным входам ключей первой подгруппы (i-1)-й группы, выход j-го ключа k-й подгруппы (i-1)-й группы (i = 1,2^k, k = 1, i-1) подключен к информационным входам (2j-1)-го и 2j-го ключей (2+1)-й подгруппы (i-1)-й группы, (i-1)-й инверсный разрядный выход счетчика подключен к управляющим входам нечетных ключей (i-1)-й подгруппы каждой группы, (i-1)-й прямой разрядный выход счетчика подключен к управляющим входам четных ключей (i-1)-й подгруппы каждой группы, выходы ключей (i-1)-й подгруппы (i-1)-й группы являются выходом функций Хаара i-й группы генератора. Как и предыдущие генераторы, этот генератор функций Хаара становится сложным при достаточно большом числе генерируемых функций.

Целью изобретения является упрощение генератора функций Хаара.

Цель достигается тем, что генератор функций Хаара, содержащий тактовый генератор, выход которого соединен с входом m-разрядного двоичного счетчика, m-1 групп ключей, причем в каждой k-й (k = 1,2, . . . , m-1) группе содержится 2^k ключей, первая группа ключей содержит два ключа, информационные входы которых соединены с прямым выходом (m-1)-го разряда m-разрядного двоичного счетчика, а управляющие входы - с прямым и инверсным выходами m-го разряда m-разрядного двоичного счетчика, выход m-го разряда m-разрядного двоичного счетчика и выходы всех ключей (m-1) групп ключей являются информационными выходами генератора функций Хаара, дополнительно содержит m-2 групп инверторов, при этом в каждой j-й группе содержится 2^j инверторов, (i = 1, m-2), выход каждого ключа k-й группы ключей соединен с управляющими входами пары ключей (m+1)-й группы ключей непосредственно и через инвертор, а информационные входы k-й группы ключей соединены с прямыми выходами (m-k)-го разряда m-разрядного двоичного счетчика.

Основу упрощения генератора функций Хаара составляет возможность использовать полученную предшествующую функцию для управления ключами последующих групп, с помощью которых получают последующие функции Хаара, которые используют для получения с помощью ключей очередной группы функций и т. д.

Генератор функций Хаара для случая формирования семи функций представлен на чертеже. Он содержит тактовый генератор 1, выход которого соединен с входом трехразрядного двоичного счетчика 2, две группы ключей 3 и группу из двух инверторов 4. В первой группе ключей содержится два ключа 3, информационные входы которых соединены с прямым выходом второго разряда счетчика 2, а управляющие - с прямым и инверсным выходами третьего разряда (отсчет разрядов со стороны младшего разряда) счетчика. Информационный выход первого ключа 3 первой группы ключей соединен с управляющими входами первой пары ключей 3 второй группы ключей непосредственно и через инвертор 4, содержащей в группе четыре ключа 3. Информационный выход второго ключа 3 первой группы ключей соединен с управляющими входами второй пары ключей 3 второй группы ключей непосредственно и через инвертор 4. Информационные входы всех четырех ключей 3 второй группы ключей соединены с прямым выходом первого разряда счетчика 2. Выход третьего разряда счетчика 2 и информационные выходы ключей 3 двух групп ключей являются информационными выходами генератора функций Хаара.

Генератор функционирует следующим образом.

Под воздействием тактовых импульсов с выхода генератора 1 счетчик 2 начинает формировать функции Радемахера k₁, k₂ и k₃. Функция Радемахера k₁ является одновременно первой из получаемых функций Хаара, поэтому ее сразу же снимают с выхода 5 генератора функций Хаара. Функция Радемахера k₂ подается на информационный вход пары ключей 3 первой группы ключей, на управляющие входы которых подают прямую k₁ и инверсную k₁ функции Радемахера.

Поэтому первый ключ 3 первой группы ключей, настроенный на положительный уровень потенциала, открывается на первую половину интервала определения функции и пропускает первую половину функции k₂, которая, как известно, является второй функцией Хаара, снимаемой с выхода 6 генератора.

Второй ключ 3 управляющей функцией k₁ открывается на вторую половину интервала определения и с его выхода 7 снимают третью функцию Хаара. Полученная вторая функция Хаара с выхода первого ключа 3 первой группы ключей непосредственно и через инвертор 4 подается на управляющие входы ключей 3 первой пары ключей второй группы ключей. Поэтому первый ключ 3 первой пары ключей второй группы ключей открыт на одну восьмую интервала определения функции и поэтому с его выхода 8 снимают четвертую функцию Хаара. Второй ключ 3 первой пары ключей второй группы ключей также открыт на одну восьмую интервала определения, но его замыкание сдвинуто на одну восьмую от начала интервала определения. Поэтому с его выхода 9 снимают пятую функцию Хаара. Аналогично получают на выходах 10 и 11 второй пары ключей 3 второй группы ключей шестую и седьмую функции Хаара. Через восемь тактов генератор завершает свой рабочий цикл и восстанавливает исходное состояние.

Из рассмотренного следует, что предложенный генератор действительно позволяет генерировать искомые функции Хаара. Кроме того, он значительно проще известных, так как содержит на каждую пару генерируемых функций, кроме первой, три элемента, т. е. имеет минимально возможное число элементов. При этом общими для генератора являются тактовый генератор и m-разрядный двоичный счетчик. Следовательно, цель выполнена в полном объеме. (56) Авторское свидетельство СССР N 1493991, кл. G 06 F 1/025, 1987.

Авторское свидетельство СССР N 1575166, кл. G 06 F 1/026, 1988.

Формула изобретения

ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ ХААРА , содеpжащий тактовый генеpатоp, m-pазpядный двоичный счетчик, m - 1 гpуппу ключей, пpи этом в каждой k-й гpуппе (k = 1, m - 1) содеpжится 2^k ключей, пpичем выход тактового генеpатоpа соединен с входом счетчика, инфоpмационные входы каждой пеpвой гpуппы соединены с пpямым выходом (m - 1)-го pазpяда счетчика, упpавляющие входы пеpвого и втоpого ключей пеpвой гpуппы соединены соответственно с пpямым и инвеpсным выходами m-го pазpяда счетчика, пpямой выход m-го pазpяда счетчика и выходы всех ключей m - 1 гpупп являются выходами генеpатоpа, отличающийся тем, что он содеpжит m - 2 гpупп элементов НЕ, пpи этом в каждой j-й гpуппе (j = 1, m - 2) содеpжится 2^J элементов НЕ, пpичем выход i-го ключа (i = 1,2^k) k-й гpуппы соединен с упpавляющим входом (2i - 1)-го ключа (k + 1)-й гpуппы и входом i-го элемента НЕ k-й гpуппы, выход котоpого соединен с упpавляющим входом 2i-го ключа (k + 1)-й гpуппы, инфоpмационные входы ключей p-й гpуппы (p = 2, m - 1) соединены с пpямым выходом (m - p)-го pазpяда счетчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1