Цифровое устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов

 

(72) Авторы нзобретеннв

E. А. Чернявский, Д. Д. Недосекин и В. В. Алексеев (7 I ) Заввнтель

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени

В. И. Ульянова (Ленина) (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ВЫЧИСЛЕНИЯ

ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано в анализаторах частотных характеристик случайных процессов и других вычислительных устройствах, использующих алгоритм преобразования Фурье.

Известно устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов, содержащее счетчик числа отсчетов, связанный с матрицей умножения, которая связана с накапливающим сумматором, выходы которого поступают на гиб1О ридный блок моделирования функции синуса.

Работой счетчика, матрицы умножения и сумматора управляет цифровой автомат управления.

Генератор вычисляет матрицу тригонометричес35 ких коэффициентов с переменным шагом по частоте (1).

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, обусловленное тем, что для получения одного значения тригонометрического коэффициента необходимо девять тактов работы цифрового автомата управления.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является цифровое устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов, содержащее блок управления, счетчик числа отсчетов, блок сдвига, накопительный сумматор, блок формирования синуса, причем выход счетчика числа отсчетов через блок сдвига подключен ко входу накопительного сумматора, выход которого подключен к первому входу блока формирования синуса, второй вход которого является информационным входом, а выход — выходом устройства, счетный вход счетчика числа отсчетов, управляющий вход блока сдвига и управляющие входы накопительного сумматора подключены к соответствующим выходам блока управления (2).

Недостатками данного устройства являются невысокая точность и большое время получения значений старших тригонометрических коэффициентов, то есть низкое быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит счетчик номера гармоник, пер вый и второй дополнительные счетчики, первый, второй и третий дешифраторы, причем устано690492 4 метрического коэффициента. После вычисления всех тригонометрических коэффициентов в столбце, счетчики 4 и 6 устанавливаются в исходное положение.

В процессе работы устройства на сумматоре

10 хранится аргумент текущего тригонометрического коэффициента, который подается на блок формирования синуса 11.

Точность вычисления значений функции cul

10 нуса зависит от точности блока 11. Если моделирование осуществляется при помощи гибридных функциональных преобразователей, то может быть достигнута точность порядка 0,5%. вочные и счетные входы счетчика номера гармоник и первого дополнительного счетчика подклю чены к соответствующим выходам блока управления, установочный и счетный входы второгодополнительного счетчика подключены соответственно к счетному входу счетчика числа отсчетов и установочному входу первого дополнитель ного счетчика, выходы счетчика номера гармони первого и второго дополнительных счетчиков через первый, второй и третий дешифраторы соответственно подключены ко входам блока управления, Устройство представлено на чертеже, где изо ражены счетчик номера гармоник 1, первый дешифратор 2, блок управления 3, первый дополнительный счетчик 4, второй дешифратор 5„второй дополнительный счетчик 6, третий дешифратор 7, счетчик числа отсчетов 8, блок сдвига 9, накапливающий сумматор 10, блок формирования синуса 11. 2О

Устройство работает следующим образам.

Оно воспроизводит матрицу тригонометрических коэффициентов, соответствующую алгоритму (2), причем шаг квантования по частоте переменный, т,е. величина К может изменяться 2Б не подряд (как у прототипа) от 0 до и или от m до М, а с нужным для статических исследований шагом. Величина шага может быть непостоянной и задается как 2>, где с = 0 — m.

Количество исследуемых гармоник или количест- 30 во строк в матрице задает счетчик i, Устройство воспроизводит матрицу тригонометрических коэффициентов по столбцам. При вычислении последнего тригонометрического коэффициента в столбце в дешифраторе 2 вырабатывается усло- 35 вие Р, по которому блок управления 3 сбрасывает счетчики 1, 6, сумматор 10 и прибавляет единицу в счетчик 8. В счетчике 8 хранится номер очередного столбца матрицв тригонометрических коэффициентов. Вычисление аргумента @ происходит так, что для получения следующего значения аргумента тригонометрИческого коэффициента сохраняется предыдущий аргумент и к нему прибавляется код, содержащий в счетчи* ке 8, умноженный на величину.текущего шага квантования по частоте 2э . Нля этого бло:<> сдвига 9 по сигналу 2 передает в сумматор 10 содержимое счетчика 8 со сдвигом на q разрядов влево, что соответствует умножению на 2× .

Сигнал 2 вырабатывается блоком управления в 50 зависимости от состояний счетчиков 6 и 4. Счетчик 6 задает через дешифратор 7 текущую величину шага 2, а счетчик 4 обеспечивает нужное, количество шагов данной величины и управляет через блок 3 переключением на следующую величину шага. Таким образом, после прИхода им пульса т на выходе блока формирования синуса находится соответствующее значение тригоноВ результате проведенных испытаний в составе гибридного вычислительного комплекса для определения статистических характеристик случайных процессов получено, что использование предложенного устройства уменьшает время проведения статистических исследований по 32-м частотам в диапазоне от 0 до 1024 s 32 раза, и позволяет вести обработку данных в реальном масштабе времени.

Формула изобретения

Цифровое устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов, содержащее блок управления, счетчик числа отсчетов, блок сдвига, накопительный сумматор, блок формирования синуса, причем выход счетчика числа отсчетов через блок сдвига подключен ко входу накопительного сумматора, выход которого подключен к первому входу блока формирования синуса, второй вход которого является информационным входом, а выход — выходом устройства, счетный вход счетчика числа отсчетов, управляющий вход блока сдвига и управляющие входы накопительного сумматора подключены к соответствующим выходам блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит счетчик номера гармоник, первый и второй дополнительные счетчики, первый, второй и третий дешифраторы, причем установочные и счетные входы счетчика номера гармоник и первого дополтщтельного счетчика подключены к соответствующим выходам блока управления, установочный и счетный входы второго дополнительного счетчика подключены соответственно к счетному входу счетчика числа отсчетов и установочному входу первого дополнительного счетчика, выходы счетчика номера гармоник первого и второго дополнительных счетчиков через первый, второй и третий дешифраторы соответственно подключены ко входам блока управления, 690492

Составитель В. Байков

Техред СМигай Корректор В. Синицкая,Редактор Д. Зубов

Заказ 6486/58 Тираж 780 Подл

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Алексеев В.В.,Ершов Д.В., Недосекин ДЯ., Вейсов Е,А, Быстродействующий аналогоцифровой генератор тригонометрических коэффициентов для статических исследований, "Вычислительная техника. Радиотехника, ралиоизмерения, магнитные материалы", ч. 1, AH СССР.

Сибирское отделение, Красноярск, 1974.

2. Степашкин А. И. Коршунов Ю,М. Дискретный генератор синусоидальных сигналов, "Известие ВУЗ", "Приборостроение", М 4, 1967 .