Цифровой интерполятор Советский патент 1988 года по МПК G06F17/17 

1142571:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных, и управляющих системах.

Цель изобретения - повьшение точ- :ности интерполяции.

На фиг. 1 представлена функциональная схема; на фиг. 2 - временная диаграмма работы интерполятора. JQ

Интерполятор содержит блок 1 вычитания, регистр 2, первый 3 и второй 4 накапливающие сумматоры, первый 5, второй 6 I; третий 7 сумматоры, информационные вход 8 и выход 9 интер- 5 полятора, первый 10, второй 11 и третий 12 входы синхронизации.

Интерполятор работает следующим образом., (на примере формирования реакции на одиночный импульс, код ам- 20 плитуды которого поступает на вход 8).

В исходном состоянии на выходах регистра 2 и накапливающих .сумматоров 3 и 4 - нулевые коды.25

В момент t, по импульсу С на входе 10 (фиг.26) входной код X, равный а, заносится в регистр 2 (фиг. 2а), так как на втором входе блока 1 КОД равен нулю. т.е. выходной код ре- 30 гистра 2 X(t, )а. С поступлением, импульса С, н а вход 11 осуществляется первый цикл суммирования в суммато- ре 3. Каящому такому циклу соответ- ствует с некоторой задержкой цикл суммирования в сумматоре 4, синхронизируемый импульсами Cji. На выходе сумматора 3 при условии, что выходной код Хд регистра 2 равен а, образуется ряд кодов40

35

а, 2а,

ia,...,та,( 1)

где т - число циклов суммирования. .

На выходе сумматора 5 после, i-ro ,с

. 1

импульса С образуется код Хд(2)

Выходные .коды сумматора 5 суммируются в сумматоре 4. При этом образуется ряд кодов

50

О,а

- -т-а,..

1

3.

2 - 2 т(ш+1)

2.

а -- -Э- л 2

(3)

или 1 4 9

« 3 . S

т

, . . . , .

Значение выходного кода сумматора

3возрастает по линейному закону (1) (фиг. 2е, участок 1-2), а сумматора

4- по квадратичному (2) (фиг.2ж).

К

При этом после m 2 циклов суммирования в (k-l)-x младших разрядах сумматора 3 и в (2k-1)-bix младших разрядах сумматора 4 будут нули. Поэтому деление выходных кодов сумматоров 3 и 4 в результате монтажного сдвига на величины 2 , , 2 не приводит к потере информации.

После п-го импульса Cj выходной код с выхода сумматора 7 равен

1

7 (

(5)

где Х, Х - выходные коды накапливающих сумматоров 3 и 4. Если в регистр 2 бып занесен код , то после следующего импульса t в регистр 2 будет занесен код Х, так как входной код в данный момент времени в. рассматриваемом случае равен нулю. С учетом того, что 2 т, а выходные коды сумматоров 3 и 4 после т-го цикла суммирования равны, соот-m

ветственно та и , в момент времени tjj , в регистр 2 заносится код

vCt- - о Л, . 7 7

га

-2а.

(6)

Следующие за моментом t синхроимпульсы С, последовательно уменьшают содержимое сумматора 3 на две единицы до достижения после т-го цикла суммирования значения кода та (фиг. 2е, участок 2-3). При этом выходной код сумматора 4 после ш циклов принимает такое же значение, какое было на его выходе в момент tg.

В момент tj с выходов сумматоров

3 и 4 поступают коды (-ша) и (---а)

а

соответственно В этот момент времени входной код Хд равен нулю, следовательно, в регистр 2 в соответствии с формулой (5) заносится код а. Далее содержимое сумматора 3 в каждом цик.п.е последовательно возрастает по линейному закону (фиг. 2е, участок 3-4), а в сумматоре 4 уменьшается по квадратичному. В момент времени t. устройство переходит в исходное состояние, при котором выходные коды регистра 2 и сумматоров 3 и 4 равны нулю. Если входной код и далее будет равен нулю, то устройство будет оставаться в этом состоянии сколько угодно долго.

Таким образом, цифровой интерполя- о тор имеет импульсную переходную функцию из трех гладко сопряженных отрезков, каждый из которых описьгоается квадратичной зависимостью. Следовательно, при периодическом поступлении 15 на вход 9 устройства кодов дискретных отсчетов на выходе цифроаналогового преобразователя 6 сигнал восстанавливается методом параболической интерполяции дискретньк отсчетов. В предлагаемом устройстве повышение точности достигается путем снижения методической погрешности, так как интерполирующая кривая, в отличие от известного устройства, использует в качестве восстанавливающего полином второй степени. Это позволяет воспроизводить сигналы, имеющие ограниченную вторую производнуИ с минимальной погрешностью. Кроме того, отсутствие изломов импульсной переходной характеристики значительно улучшает гладкость выходных сигналов интерполятора, что способствует более наглядному представлению информации, например, на экране осциллографа или при помощи самопишущего прибора.

I

0US.Z