Устройство для вычисления коэффициентов преобразования Уолша Советский патент 1985 года по МПК G06F17/14 

го подключен к второму установочному входу второго триггера и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочнотФ; входу третьего счетчика, выход второго тактового генератора подключен к вторым входам первого и второго элементов И, выход переполнения первого счетчика подключен к третьему входу ключа, счетному входу третьего счетчик.а 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

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 вторьми 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.

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 под- ключей 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

Изобретение относится к технике аналого-дискретного преобразования процессов, обеспечивает преобразова ние непрерывных сигналов в кодированный амплитудный спектр Уолша, и может быть использовано для спектрального анализа процессов в базисе функций Уолша. Преобразование Уолша выполняется в соответствии с выражением ( Р((- % i o где | 0,N-I - текущий номер дискретного значения измеряемой величины (процесса k 0|N-f - номер составлякяцей ам плитудного спектра пр п-1 Цесса Bj ; Hickg- целое число, ,yN т.е. является суммой поразрядных произведений двоичных пр дставле- .НИИ указанных индексов. Известны процессоры Уолша с вхо ным АЦП 1 . Недостатком данных процессоров является принципиальная необходимость последойательного во времени преобразования и обработки данных, а также сложность. 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 опорному входу компаратора, измерительный вход которого соединен с измерительной 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 возможностей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем вычисления амплитудного спектра Уолша. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый тактовый генератор, выход которого подключен к первому входу ключа, вы ход которого подключен к первому установочному входу первого триггера, первый выход которого подключен к входу сброса цифроаналогового пре образователя и первому входу первого элемента И, выход которого подключен к счетному входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу ком паратора, выход которого подключен к второму установочному входу перво го триггера, второй вход ключа - к вьсходу второго триггера, первый уст новочный вход которого является входом запуска устройства, а второй вход компаратора-- информационным входом устройства, второй тактовьм генератор, введены четыре счетчика, реверсивньй счетчик, третий, четвер тый и пятый триггеры, два элемента задержки, второй, третий, четвертый пятый, шестой и седьмой 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 кото рого подключен к первому входу втоIрого элемента И, выход которого подключен к управлякш М 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 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 И1 ормационным выходом устройства, выходы младших разрядов второго и третьего счетчиков подключены соответственно 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 вы276 ,4 ходу первого триггера, выход пере полнения третьего счетчика - к перво чу входу шестого элемента И, выход которого подключен к второму установочному входу второго триггера и перво.му входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу третьего счетчика, выход второго тактового гене- ратора - 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 установочньй 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 считьшания 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 (сигналов, циклов), ключ 8, тактовьй генератор 9, элемент И 10, триггер 11 правления, счетчики (со сдвигом) 12 и 13, элементы И 14 и 15, элеент 16 задержки, триггеры 17 и 18, четчик 19, элементы И 20-22, элеент 23 задержки, элемент ИЛИ 24, риггер 25, информационный выход 2, ыход 27 разрешения считывания,тригер 28 управления, элемент И 29, элеенты ИЛИ 30 и 31, вход 32 сброса. Устройство работает следующим бразом. 31 По lif-iCKinem сигналу сброса (по цепи внешнего триггеров 1 1 , 17, 28 и Il/Mi 2 -е обозначены) устрой ство переключается в исходное состоя ние, при котором: содержимое всех счетчиков становится равным нулю; триггер 2.S устанавливается в положеие, обеспечивающее прямой счет импульсов в счетчике 5;триггер 18 нах дится в положении, при котором на вход элемента И 20 поступает единичный сигнал этого триггера; напряжение liAIl 2 равно ну.гтю; элементы И 10 и 14 блокированы нулевьгми сигналами соответствуюпц1х триггеров 11 и 17; ключ 8 закрыт сигналом триггера 28. По сигналу внешнего запуска триггер 28 переключается, деблокирует ключ 3, и первым появившимся импульсом цикла генератора 7 переключаются триггеры 11 и 17, а в первый разряд счетчика 12 записывается М. Начинается цикл определения величины нулевой () составляющей амплитудHoio спектра Уолша для 1 0, N-1 . В каждом К-м цикле определяется п соответствии с выраже3 наченме нием (1). Для этого кодируются значе {ия X, ,и во время кодирования опр деляется значение P|;;,,w в соответствии с выражением (2). Кодирование X вьшолняется известньм образом путем последовательного уравновего1ваник ступенчато-изме НЯЮП1ИМСЯ напряже1гием, формируемым 11ЛП 2 (который управляет внутренним счетчиком) по сп.гиалам тактового генератора 9. В момент уравновешивания компаратор 3 переключает триггер 11 в исходное состояние, и в счетчике 5 (в первом цикле кодирования при i 0) оказывается записанньм код Х J а ИДИ 2 переключается в исходное состояние. Так как (-1) в выражении (1) всегда равно +1 или -1, то определе ние 8 1 сводится к алгебраическоку суммированию текущих кодов Х. Поэ тому с увеличением i коды в счетчик 5 (числа импульсов) алгебраически суммируются в соответствии с текущи значением Р,, , и при i N - 1 содержимое счетчика 5 становится равным Sv; Для возведения в целую неотрицательную степень величины (-1) надо знать не значе}гие показателя степени PJL. . а только его кратность 2 6 (т.е. четность или нечетность Р Поэтому, в соответствии с выражением (2), вычисляются произведения отдельных разрядов содержимьк счетчиков 12 и 13 - двоичных представлеmifi текущих значений индексов i и К. Четность (нечетность) суммы этих произведений определяется триггером 18. Поразрядное умножение двоичных чисел выполняется в элементе И 15 последовательно (разряд за разрядом) путем одновременного сдвига содержимого счетчиков 12 и 13. Если после п сдвигов состояние триггера 18 оказалось аналогичиЬ м первоначальному, это говорит о том, что четность не изменилась по отношению к , и поэтому значение Х,, (11 0) к суммируется с содержимым счетчика 5 с тем же знаком, с которым суммировалось З5:ачение Х. В противном случае знак cy fl иpoвaния меняется на противоположный, что достигается переключением счетчика 5 на противоположное направление алгебраического суммирования. Анализ состояния триггера 18 и требуемое переключение реверса счет-гика 5 выполняется после занершения кодирования текущего значения X, и выполнения п сдвигов счетчиков 12 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. Указаннь м образом определяют N значений X измеряемой величины и вьтолняют их алгебраическое суммирование с учетом значения (-I) . При каждом определении Х и Pi-,w выходным сигналом п-го разряда счетчика 19 переключается триггер 17 и блокирует элемент И 14 и тем самым блокируется передача тактовых импульсов на входы сдвига счетчиков 12 и 13 и счетньй вход счетчика 19. Их деблокирование производится последую дим импульсом цикла генератора 7. Элемент 1о задержки обеспечивает запись текущего сигнала цикла в счетчики 12 и 13 до появления тактовых импульсов сдвига. С появлением N-1-го сигнала цирсла .дискретизялдии входным сигналом счетчика 6 блокируется ключ 8, подготавливается к передаче элемент И 22 и 7 выполняется кодирование Х- при i N - 1. С появлением сигнала уравновевшвания компаратора 3 на выходе элемента И 22 появляется единичный сигнал. По этому сигналу на выкоде 27 выполняется считывание в процессор или ЗУ кода 8 с выхода 26 счет чика 5. После этого с задержкой в элементе 23 выполняется сброс всего устройства за исключением счетчика 13 в исходное состояние. В счетчике l3 при этом содержимое оказывается увеличенным на Указанным образом определяют составляющие спектра с индексами от О д-о N-1. 6 С появлением сигнала переполнения на выходе счетчика 13 (соответствует N-й составляющей спектра) Bbfполняется последний цикл определения N-й составлянщей. После считывания кода 8)i(.t 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.