Цифровой генератор колоколообразных функций

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 737936

+ г г (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) ЗаЯвлено 12gl78 (21) 2570213/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет(51) р . Кл.2

Q 06 F 1/02

Государственный комитет

СССР по девам изобретений и открытий (53) УДК 681.3 (088.8)

Опубликовано 30.0580, Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 300580

В.Л.Рвачев, В.А.Рвачев, В.М.Колодяжный, В.В.Органов и А.A.Äàáàãÿí (72) Авторы изобретения

Институт проблем машиностроения AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР КОЛОКОЛООБРАЗНЫХ

ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах формирования и преобразования функций.

Известно устройство, реализующее . способ воспроизведения или аппроксимации функций, основанный на суммировании ряда сдвинутых один относительно другого сигналов колоколообразной формы, содержащее дешифратор, счетчики, регистры, умножители, сумматоры, запоминающее устройство (1).

Использование известного устройства в аппроксимирующих устройствах .zàòðóäíåíî из-за низкой точности работы.

Наиболее близ к им по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор импульсов, выход которого подключен ко входу счетчика, выход которого соединен со входом påøèôÐàòoÐà, .первый блок памяти, выход которого подключен к первому входу первого умножителя, выход которого соединен с первым входом накапливающего сумматора, первую и вторую группы элементов И, блок сравнения, триггер, первый и второй регистры (2) .

Однако использование указанного генератора колоколообразной функции при разработке аппроксимирующих устройств для одновременной аппроксимации функции и ее и первых производных практически затруднено. Это связано с тем, что аппроксимируя заданную функцию суммой сдвигов колоколообразных функций, приходится сдвигать последние друг относительно друга на достаточно малый интервал, зависящий от порядка аппроксимируемой производной. В связи с этим целесообразно иметь такую колоколообразную функцию, размер носителя (длительность сигнала) которой автоматически меняется в зависимости от порядка наибольшей аппроксимируемой производной. Это обеспечивает при аппроксимации данными колоколообразными функциями постоянную, не зависящую от поряд" ка наибольшей аппроксимируемой производной степень перекрытия однсМ колоколообразной функции другой.

Кроме того, с целью получения необходимой точности в данном устройст737936. рого умножителя соединен с выходом третьего блока памяти, а выход - с первым входом третьего умножителя, второй вход которого соединен с выходом триггера, третий - с выходом четвертого блока питания, а выходсо входом пятого буферного регистра, выходы второго и третьего буферных регистров соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока памяти, третий вход которого соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого подключен. к первому входу второго регистра, второй вход которого подключен к выходу четвертого умножителя, вход

15 которого соединен с выходом четвертого буферного регистра, а его вход через первый регистр — с выходами элементов И первой группы, первые входы которых подключены к выходу

Щ генератора импульсов, а вТорые — к выходу второго регистра и входу пер. вого умножителя, второй вход накапливающего сумматора соединен с выходом .пятого буферного регистра, а его р5 выход - с первыми входами элементов

И второй группы, вторые входы которых соединены с выходами первого буферного регистра, а выходы являются выходами устройства.

Дискретные значения функции колоколообразной формы при заданном значе-. нии аргумента получают в результате суммирования ряда произведений двоичных чисел по следующему соотношению: подключен ко второму входу первого сдвигового регистра, первому входу второго сдвигового регистра, входу второго буферного регистра, входам второго и третьего блоков памяти, i:„ („ первому входу четвертого блока памяти и к первому входу третьего сумматора, выход первого сдвигового регистра соединен с первым входом ! второго сумматора, второй. вход которого соединен с выходьм третьего сумматора, второй .вход которого является входом константы, выход второго сумматора подключен ко второму Я входу второго сдвигового регистра, входу триггера-, первому входу четвер- - n того блока памяти и входу третьего буферного регистра, выход второго сдви ового регистра подключен к перв му входу первого сумматора, втор й.-вход которого соединен с выходом второго блока памяти, а третий 55 является входом константы, выход блока вычитания подключен к первому входу четвертого сумматора и ко входу блока вычисления колоколообразной функции, выход которого соединен с первым, входом второго умножителя, второй вход четвертого су ааатора является входом константы, а выход подключен ко входу четВертого буферного регистра, второй вход втоИде х

1 а с„,, . (n+4)! и ° C

nag 2!(n+J)>

С

0+1 пр — функция специальной колоко45 лообразной формы у ве применяется цифроВая обработка информации. . Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что цифровой генератор колоколообразных функций, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко вхсду счетчика, выход которо го соединен со входом дешифратора, первый блок памяти, выход которого подключен к первому входу первого умножителя, выход которого соединен с первым вкодом накапливающего сумматора, первую и вторую группы элементов Й, блок сравнения, триггер, первый и второй регистры, дополнительно содержит третью .группу элементов

И, сдвиговые регистры, сумматоры, блок вычитания, умножители, блок вы числения колоколообразной Функции, блоки памяти, буферные регистры, при этом вход значения аргумента устройства соединен с первыми входами элементов И третьей группы и входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока памяти, а выход — со вторыми входами элементов И третьей группы и входом первого буферного регистра, выходы элемейтов И третьей группы соединены с первым входом первого сдвигового регистра и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, вход значения номера аппроксимируемой производной устройства значение аргумента, который представляется в двоичном коде в виде О.-р, р ...,р,— количество двоичных разрядов и коде аргумента х . наи6ольший порядок (номер) аппроксимируемой производной при -одновременной axi- . проксимации Функции и ее первых и производных;

- zoe@@HgaeHT, зависящий. от коэффициент, зависящий от, >

° (n+ 1)1

041 М(П-34 1)1 >

737936

up(x-l-)2. +(л ц)2 л 1j

25, К- а)а н-1(+а)2. и Щ

С„ - коэффициент, зависящий от

М

k и вычисляемый по формуле (n) „ 9.

-(n+()(ai() И к,) к((-к)((1) :„,1» и-к х (ир@)(-(j-v)2-Ö а ; ,. -1

k,j,n- вещественные переменные1 определяется как целая часть выражения (x2n + (и+ 2)2 )

На чертеже приведена структурная схема цифрового, генератора колоколообразных функций. .Генератор содержит первый функциональный блок 1, выполняющий вычисление слагаемого

2 .1(-1) С ррах-f-))2 (+ 2)2. 1 и второй фуйкциональный блок 2, обеспечивающий вычисление суммы и

jt

С »- ) 2. (р ЯЯ." ) к=О г исходной формулы.

Двоичный код модуля аргумента х подается на входы блока 3 сравнения, на вторые входы которого поступает 30 код границы. интервала из блока 4 памяти. Блок срав- Я нения, в случае, если х находится внутри интервала - выдает сигнал, разрешающий передачу кода аргумента х через группу элементов И 5 на вычисление функции F up„(x) и одно,временно передачу кода результата вычисления F upn (õ) через группу элементов И 6 на выход устройства. В противном случае, когда X лежит вне генератора, вычисление F up< (х) не производится и на выходе блока 6 поддерживается нулевой код. Для вычисления величины j код х с выхода, блока 5 подается на сдвигающий регистр 7,количество сдвигов определяется порядком (номером) и аппроксими » 50 руемой производной. Сдвинутый влево код ri передается далее на вход сумматора S,на второй вход которого со сдвигом на один разряд вправо с выхода сумматора 9 поступает увеличенный $5 .на две единицы код п.С выхода сумматора 8 снимается код только целой части .результата,т.е. j,êîòîðûé далее подается на регистр 10 сдвига вправо.

Одновременно младший разряд j опре- 60 деляющий величину (-1>ю поступает на вход триггера 11, где запоминается как знак константы С, . Кроме того, код j подается на управляющие входы блоков 12 н 13 памяти. Код 65

2 " с выхода сдвигающего регистра

10 поступает на вход сумматора 14, на второй вход которого подается дополнительный код границы интервала с блока 4 памяти. Кроме того, на младший разряд сумматора 14 по цепям переноса постоянно подается "+1 .

Код с выхода блока 14 подается на первый вход блока 15 вычитания. На второй вход данного блока вычитания поступает код аргумента х . На выходе блока 15 образуется код, соответствующий выражению

""(@ (?>2@ 1 -» 1- )д и+(у)2- -1, Этот код поступает на вход блока

16, обеспечивающего вычисление функции и параллельно на вход сумматора 17,. добавляющего +1 к выход:|ому зна чению кода блока 15. Выход блока 17 представляет собой результат, который используется во втором функциональном блоке 2, Код с выхода блока 16 подается на умножитель 18, на второй вход умножителя с блока 19 памяти

"9 поступает код коэффициента 2 +(Результат вычисления с блока 18 подается на второй умножитель 20,. B котором умножаЕтся на величину С 1

Величина С„,1 снимается с выхода

3 блока 12 памяти. Знак результата на выходе блока 20 определяется с учетом значения триггера 11.

После выполнения всех вычислений в функциональном блоке 1, значения

n j промежуточного результата с выхода блока 17, значение первого слагаемого исходной формулы с выхода блока 20 и значение с выхода блока 3 сравнения запоминаются в буферных регистрах 21, 22, 23, 24, 25 соответственно . Далее, функциональный блок 1 приступает к вычислению функции при новых значениях х.и и, а функциональный блок 2., работая парал« пельно, по данным буферных регистров оканчивает вычисление F ир< (х).

Функциональный блок 2 производит итерационное вычисление суммМ

Yl (5) . -и -„-1) к". )Я "w(n++2)2, "

Пи первой итерации код (содержи: мое квадратной скобки) с буферного регистра 23 поступает на вход умножителя 26. На регистре 27 в это., время находится нулевой код. С выхода умножителя 26 íà вход регистра

28 подается нулевой код. Одновременно сигнал с выхода дешифратора 29 записывает в регистр 28 код, соот- ветствующий 1 целых . C,регистра

737936

28 код 1 целых подае тся на ерный вход умножителя 30, На второй вход умножителя считывается из блока

13 памяти код коэффициентов C „. (для К =О), . и таким образом, йа выходе умножителя 30 после умноже- 5 ния получается результат, равный перному коэффициенту С „.Единица из (Ю регистра 28 по сигналу генератора 31 переписывается через блок 32 группы элементов И в регистр 27.

45

Формула изобретения

Цифровой генератор колоколообразных функций, содержащий генератор импульсов, выход которого подключен ко входу счетчика, выход которого соединен со входом деаифратора, первый блок памяти, выход которого под- . ключен к первому входу первого умножителя, выход которого соединен с первым входом накапливающего сумматора, первую и вторую группы элементов

И,блок сравнения;триггер, первый и второй регистры, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены третья группа элементов И, сдвигоные регистры, сумматоры, блок. вычитания, умножители, блок вьгчисления колоколообразной функции, блоки памяти — буферные регистры, при этом вход зна- J 65

При второй итерации промежуточный результат с буферного регистра 23 умйожается на 1 целых регистра

27, результат умножения з аписын ае тся в регистр 28 и далее умножается в блоке 30 на второй коэффициент С (n) (К-1), считываемый из блока 13 памяти. Содержимое регистра 28, кроме того, переписывается по тактовому сигналу через блок 32 группы элемен- тов И в регистр 27.

На третьей итерации на выходе умножителя 26 присутствует квадрат содержимого,буферного регистра 23, на чертвертой — куб и т.д. Таким образом, итерационная организация процесса вычисления .суммы не требует никакого специального управления при вычислении первых членов, кроме однократной записи 1 целых в ре- ЗО гистр 28.

Счетчик 33 подсчитывает количество итераций и ерез дешифратор 29 управляет выборкой коэффицйентов

C из блока 13 памяти. Слагаемые 35

KÄ суммы с выхода блока 30 поступают на вход накапливающего сумматора 34, на этот же сумматор подается с буферного регистра 24 результат вычислений функционального блока 1. На 4р выходе сумматора 34 формируется результат F up„ (x), который через блок 6 группы элементов И поступает на выход устройства. чения аргумента устройства соединен с первыми входами элемента И третьей группы и входом блока сравнения, второй нход которого соединен с выходом второго блока памяти, а выход —, со вторыми входами элементов И третьей группы и входом первого буферного. регистра, выходы элементов И третьей группы соединены с первым входом первого сдвигового регистра и первым входом блока вычитания, второй вход которогб соединен с выходом первого сумматора, вход значения номера аппроксимируемой производной устройства подключен ко второму, входу первого сдвигового регистра, первому входу второго сдвигоноГо регистра, входу второго буферного регистра, входам второго и третьего блоков памяти, первому входу четвертого блока памяти, и к первому входу третьего сумматора, выход первого сдвигового регистра соединен с первым входом второго сум матора,второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, второй вход которого является входом константы, выход второго сумматора подключен ко второму входу второго сдвигового регистра, входу триггера, первому входу четвертого блока памяти буферного регистра, выход второго сдвигового регистра подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока памяти, а третий является входом константы, выход блока вычитания подключен к первому входу четвертого сумматора и ко входу блока вычисления колоколообразной функции, выход которого соединен с первым входом второго умножителя, второй вход четвертого сумматора является входом константы, а выход подключен ко входу четвертого буферного регистра, второй вход второго умножителя соединен с выходом третьего блока памяти, а выход — с первым входом третьего умножителя, второй вход ко; тброго соединен с выходом триггера, третий — c выходом четвертого блока памяти, а выход — со входом пятого буферного регистра, выходы второго и третьего буферных регистров соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока памяти, третий вход которого соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого подключен к первому входу второ.го регистра,нторой вход которого подключен к выходу четвертого умножителя, вход которого соединен с ныходом четвертого буферного регистра, а его вход через первый регистр — с выходами элементов И первой группы, первые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, а вторые — к выходу второго регистра и входу первого умножителя, второй вход

737936

Составитель A.ÇîÐèí

Техред О.Легеза

Корректор, Г. Решетник

Редактор А.Алексеенко

Тираж 751

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписнбе

Заказ 2566/8

Филиал ППП Патент,г. Ужгород, ул. Проектная, 4 пятого накапливающего сумматора соединен с выходом буферного регистра, а его .выход — с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходами первого буферного регистра, а выходы - являются выходами устройства °

Источники инФормации, принятые во вниманиЕ при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9504195, кл, G 06 F 1/02 °

2. Авторское свидетельство СССР

5 по заявке 92469082 кл.G 06 Р 1/02.

27.09.77.