Интерполятор Советский патент 1991 года по МПК G06G7/30 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки дискретных измерений.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений, формирующих импульсную переходную функцию.

Интерполятор содержит блоки 1-7 выборки-хранения, интегратор , вход 14, выход 15.

Интерполятор работает следующим образом.

На вход 14 подаются с периодом Т импульсы, амплитуды которых пропорциональны значениям интерполируемой функции. В блоках 1 - 7 выборки хранения запоминаются соответственно дискретные значения xi, хи, xi-2. xi-з интерполируемого сигнала. Все блоки выборки-хранения управляются импульсами тактовой частоты (не показано). В блоке 1 запоминается значение xi, а в блоках 2. 3 и 7 инвертированные

значения сигналов, поступающих на их входы. Постоянные времени интеграторов 8, 9 и 10 равны шагу дискретизации Т. Выходные сигналы блоков 1-7 выборки-хранения попарно интегрируются интеграторами 8 - 10, на выходах которых формируются сигналы, восстановленные методом линейной интерполяции

Алгебраическая сумма сигналов, поступающих с выходов первого и второго линей- ных интерполяторов, интегрируется интегратором 11, охваченным через блок 4 выборки-хранения цепью отрицательной; обратной связи.

Величины коэффициентов передачи блока 4 выборки-хранения имеют следующие значения (сверху вниз): «41 0,5; «42 -0,5; «43 -1. Постоянные времени интегрирования сигналов по каждому входу интегратора 11 равны шагу дискретизации Т.

Алгебраическая сумма сигналов, поступающих с выходов второго и третьего линей- ных интерполяторов, интегрируется интегратором 12. охваченным через блок 5

Ё

а ел

00

00

выборки-хранения цепью отрицательной обратной связи.

Величины коэффициентов передачи блока 5 выборки-хранения имеют следующие значения: «51 0,5; Кб2 -0,5; Каз -1. Постоянные времени интегрирования сигналов по каждому входу интегратора 12 равны шагу дискретизации Т.

Алгебраическая сумма сигналов, поступающих с выходов первого и третьего ин- терполяторов, с выходов интеграторов 11 и 12, интегрируются интегратором 13, охваченным через блок 6 цепью отрицательной обратной связи, Коэффициенты передачи илока 6 имеют следующие значения: Ksi - Кб2 -1, а коэффициенты передачи по входам интегратора 13 рассчитываются следующим образом: Ki3.i - 1 /Т; Код Ki3;4 3/Т;

Kl3;3 Kl3;5- 1/Т.

На выходе каждого из блоков 4-6 выборки-хранения формируется ступенчатое напряжение (при точной настройке коэффи- ентов передачи и отсутствии дрейфа нуля блоков амплитуда ступеньки равна нулю), амплитуда которого пропорциональна ошибке интегрирования в соответствующем интеграторе, которая в силу различных случайных факторов (дрейф нуля инте( рато- ра, помехи) может быть не равна нулю. Сиг- нал ошибки подается по цепи отрицательной обратной связи на вход соответствующего интегратора. В следующем такте преобразования осуществляется процесс коррекции ошибки интегрирования.

Принцип действия предлагаемого ин- герполяторэ основан на использовании интерполяционного полинома Эрмита:

L. (t. -:-ri ) - ч, 2 (r,/T)3 - 3 ( n/T f + 1 + + Х|(1)т(п/1)3-2(п/Т) + + ( TiA ) + x й-1 3 ( r,/T f - 2 (n/T )31

+ xil+1,т(п/т/ -О/т)2,

гдех,хо -соогает Г зонно нэ1 .лния интер- полируемой функции и ее первой производной ь узле интерполяции; Т - шаг дискретизации функции и ее первой производной Ъ - Tit/Т ; t/T - целая у,с ть от t/T; Tr t - ti.

Выразив дискретные значения первой проигл;. дной функции через соотаетстоую- щие значения интерполируемой функции

Х|(1)-(хи1-хи)/2т; XKI(I) - (xi+2 - xi)/2T,

и положив для упрощения Т 1 для спучая 1 для I -2;

X О оля остальных значений I,

получаем формулу импульсной переходной функции интерполятора

, ;

|- з + 1 п. 1 K(t) -

| тЗ - 2 т + 1 .

- 3 + в -

3 t 4 ;

0 5

0

5 0 5

5 0

0

5

Оt 4

Блоки 1, 2 и 8 образуют схему первого линейного интерполятора, а группы блоков 2, 3, 9 и 3, 7, 10 образуют, соответственно, схемы второго и третьего линейных интерполяторов.

Для известного интерполятора оценка погрешности параболической интерполяции гармонического сигнала имеет вид

Д,Т.

Погрешность интерполяции гармонического сигнала в предлагаемом устройстве рассчитывается по формуле

-шы АЭффективность предлагаемого устройства характеризуется отношением

Д./Дз 0.44N

где N - число отсчеторв, приходящихся на один период гармонического сигнала.

Например, при N 10 предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет более чем четырехкратный выигрыш в точности.

Формула изобретения Интерполятор, содержащий первый блок выборки-хранения, вход которого является входом интерполятора, а выход соединен с первым входом первого интегратора, второй вход которого соеди- юн с выходом второго блока выборки-хранения, а выход - с первым входом второго интегратора, выход которого является выходом интерполятора, третий блок выборки- хранения, выход которого соединен с перчым входом третьего интегратора, выход которого соединен с входом третьего блока дыборки-хранения, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности, в чего введены четвертый, пятый, шестой и седьмой блоки выборки-хранения, четвертый, пятый и шестой интеграторы, при этом выход первого интегратора соединен с входом второго лока выборки-хранения и с первыми входами чег„ ертого интегратора и четвертого блока выборки-хранения, выход

третьего интегратора соединен с вторыми входами четвертого интегратора и четвертого блока выборки-хранения и первыми входами пятого и шестого блоков выборки-хранения и пятого интегратора, выход второго блока выборки-хранения соединен с вторым входом третьего интегратора, выход третьего блока выборки-хранения соединен с первым входом шестого интегратора, второй вход которого соединен с выходом седьмого блока выборки-хранения, выход шестого интегратора соединен с входом седьмого блока вы0

борки-хранения, вторыми входами пятого блока выборки-хранения, пятого и второго интеграторов, выходы четвертого и пятого блоков выборки-хранения соединены с третьими входами соответственно четвертого и пятого интеграторов, выходы которых соединены с третьими входами соответственно четвертого и пятого блоков выборки- хранения, а также с третьим и четвертым входами второго интегратора, выход которого через шестой блок выборки-хранения соединен с его пятым входом.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Цель изобретения - повышение точности за счет реализации кубического интерполяционного полинома Эрмита. Интерполятор содержит семь блоков выборки-хранения и шесть интеграторов. 2 ил.

ж

Фцг.1