ВЫЧИСЛИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТОВ УОЛША-ФУРЬЕ Советский патент 1974 года по МПК G06J3/00 

Устройство относится к области вычислительной техники и люжет быть использовано для спектрального анализа случайных процессов.

Известен вычислитель коэффиЦ1 ентов Уолша-Фурье, содержащий блок формировлния функций Уолша, вход которого подключен к выходу преобразователя «напряжение - унитарный код, входы которого соединены со входами вычиелителя.

Наличие в составе такого устройства сложных аналоговых блоков приводнт к уеложнепню схемы вычислителя и, кроме того, преобразуемый процеес в него должен поступать только в виде аналогового напряжения.

С целью расширения фупкщюнальных возможностей п упрощеи я структуры вычислптель содержит реверсивный счетчик, входы управлення которого подключены к выходам блока формирования Уолша, а основной вход подключен к выходу преобразователя «напряжение - унитарный код.

На чертеже представлена фуикцпональная схема предлагаемого вычислителя коэффициентов Уолша-Фурье.

Вычислитель состоит из реверспвиого счетчика /, блока формирования функций Уолша 2 II преобразователя «напряжение - унитарный код 3.

Блок формирования функций Уолша 2 состоит из триггсрпого счетчика 4-6, дифференцирующих цепочек 7-9, выключателей 10-12, схемы «ИЛИ 13 и доиолпптелыюго триггера //. Число разрядов триггерного счетчика 4-6 и соответствующее ему чпсло дифференцируюи пх цепочек 7-9 п выключателей 10-12 определяется колпчестпом разряд(;в двоичного код; максимального номера вычисляе.мого коэ;|ч|)пциента Уолша-Фурьс.

Преобразователь «напряжение - унитар1П;. код 3 состоит 113 генератора пилообразных напряжений 15, нуль-органа 16, rericpaтора импульсов 17, схемы совпа.аення 18. лпнпп задержки 19, счетчика 20, дешифратора 21, переключателя 22 и триггера 23.

Блок форм :роваи 1Я фуикцг.й Уолща 2 работает следующ; ;, образом.

В исходном состоямиц все триггеры 4-6 и 14 находятся в нулевом положении. При пода1;е серии импульсов на счетпыи вход триггера 4 счетчик, образованный пз триггеров 4- 6, будет измеи;;ть свое состояние по закону изменения нослсдователыюст: двоичиых чисел. В моменты измепеиия соетояппй триггеров 4-6 дифференцируюидие цепочки 7-9 будут формировать остроко :ечпые импульсы, которые через выключатели 10-12 и схему «ИЛИ 13 будут воздействовать иг, счетный вход триггера 14. Триггер /-/ -изменяет свое состояние при поступлении на него тех

импульсов, которые соответствуют моментам перехода триггеров 4-6 из нулевого состояния в единичное. При помощи выключателей 10-12 можно задать в двоичном коде номер п формируемой функции Уолша.

Полный набор всех функций Уолша, которые могут быть сформпрованы с помощью трехразрядного счетчика, имеет общий период, равный восьми периодам имиульсов, поступающих на триггер 4. Для установки в нулевое положение триггера 14 в конце каждого периода функций Уолша единичный выход триггера 6 соединен с нулевым входом триггера 14. Импульс на единичном выходе триггера 6, соответствующий истечению основного временного интервала, поступает также на выход блока формирования функций Уолша 2.

Блок формирования функций Уолша 2 позволяет получать любую из восьми иервых функций Уолша. При необходимости формирования функций более высокого гюрядка число триггеров счетчика этой схемы, а также число дифференцируюигих цепочек и выключателей должно быть увеличено.

Преобразователь «напряжение - унитарный код 3 при подаче на него кодов ординат F (В) работает следующим образом.

Двоичный код F (в) ординаты входной функции подается на счетчик 20 и фиксируется в нем как в регистре. При поступлении тактового импульса ТИ триггер 23 устанавливается в единичное состояние, схема совпадений 18 открывается и импульсы генератора 17 начинают .поступать на выход преобразователя 3. Эти импульсы через линию задержки 19 поступают также на счетчик 20, работающий постоянно в режиме вычитания. При этом число, находящееся в счетчике 20, будет уменьшаться. В тот момент, когда это число достигнет значения, соответствующего минимально возможному отрицательному числу в счетчике 20, дешифратор 21 формирует импульс, который через переключатель 22 поступает на триггер 23 и зстапавливает его в нулевое положение.

При этом схема совпадений 18 закрывается. Число имиульсов Л (0), прошедших через схему совпадений 18, будет определяться фэр1мулой

N(Q)N,,,, + F(Q),

где код Г (в) может принимать любой знак.

При представлении входной функци в виде аналогового напряжения F(t) переключатель 22 устаиавл1 вается в верхнее положение и гфеоб зазователь «напряжение - унитарный код 3 работает следующим образом.

Тактовый импульс ТП запускает генератор пилообразного напряжения 15, который выдает на первый вход нуль-органа линейно возрастающее напряжение, начальный уровень которого f/AiMK соответствует минимально возможному напряжению входной функции F(t), поступающей на другой вход нуль-органа. Одновре.менно с этим тактовый импульс ТИ устанавливает триггер 23 в ед 1ничное состояние, в результате чего схема совпадений 18 открывается и импульсы генератора 17 начинают ноступать на выход преобразователя «напряжение - унитарный код 3.

В момент достижения пилообразным напряжением уровня напряжения F(t) нуль-орган 16 формирует импульс, который через переключатель 22 устанавливает триггер 23 в нулевое состояние, в результате чего схема совпадений 18 закрывается, и число импульсов, поступивших на выход преобразователя 3, будет пропорционально ординате процесса в соответствии с фор1мулой

N(e),,,,n, +P(Qj.

где к - коэффициент пропорциональности, а F((:) - ордината процесса f(t) в момент подачи на иреобразователь 3 тактового импульса ТИ.

Таким образом, преобразователь «напряжение - унитарный код 3 обеспечивает нреобразование ординат входного процесса F(t), представленных в виде аналоговых напряжений или двоичных кодов, в пропорциональные унитарные коды N(Q), которые поступают в реверсивный счетчик /.

Вычисление коэффициентов Уолша-Фурье заканчивается в момент времени , когда на единичном выходе триггера 6 образуется перепад напряжений. Однако возможно продолжение вычислительного процесса и до моментов времени 6 2,3,4 и т.д. В этом случае точность вычислений существенно повышается.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет вычпслить любой коэффициент Уолща-Фурье, номер которого задан с помощью выключателей 10-12. При этом входной процесс может быть представлен в виде двоичных кодов ординат, в виде аналогового напря5жения или в виде унитарных кодов, подаваемых непосредственно на реверсивный счетчик /.

Предмет изобретения

Вычислитель коэффициентов Уолша-Фурье, содержащий блок формирования функций Уолша, вход которого подключен к выходу

преобразователя «напряжение - унитарный код, входы которого соединены со входами вычислителя, отличающийся тем, что, е целью расширения функциональных возможностей и Зпрощения структуры, он содержит, реверсивный счетчик, входы управления которого гюдключены к выходам блока формирования функций Уолща, а основной вход подключен к выходу преобразователя «напряжение - унитарный код.