Цифровое устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов Советский патент 1979 года по МПК G06F15/34 

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики и может быть использовано в анализаторах частотных характеристик случайных процессов и других вычислительных устройствах, использующих алгоритм Преобразования Фурье. Известно устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов, содержащее счетчик числа отсчетов, связанный с матрицей умножения, которая связана с накапливающим сумматором, выходы которого поступают на гибридный блок моделирования функции синуса. Работой счетчика, матрицы умножения и сумматора управляет цифровой автомат управления. - Генератор вычисляет матрицу тригонометрических коэффициентов с переменным шагом по час тоте 1. Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, обусловленное тем, что для пол)п1ения одного значения тригонометрического коэффициента необходимо девять тактов работы цифрового автомата управления. Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является цифровое устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов, содержащее блок управления, счетчик числа отсчетов, блок сдвига, накопительный сумматор, блок формирования синуса, причем вьрсод счетчика числа отсчетов через блок сдвига подключен ко входу накопительного сумматора, вьисод которого подключен к первому входу блока формирования синуса, второй вход которого является информационным входом, а выход - выходом устройства, счетный вход счетчика числа отсчетов, управляющий вход блока сдвига и управляющие входы накопительного сумматора подключены к соответствующим выходам блока управления 2. Недостатками данного устройства являются невысокая точность и большое время получения значений старших тригоиометрических коэффициентов, то есть низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия.. Ноставленная цель достигается тем, что устрсйство содержит счетчик номера гармоник, перЬый и второй дополнительные счетчики, первый, второй и третий дешифраторы, причем установочные и счетные входы счетчика номера гармоник и первого дополнительного счетчика подключены к соответствующим выходам блока управления, установочный и счетный входы второго дополнительного счетчика подключеньт соответственно к счетному входу счетчика числа отсчетов и установочному входу первого дополнительного счетчика, выходы счетчика номера гармоник первого и второго дополнительных счетчиков через первый, второй и третий деишфраторы сЫ ответственно подключены ко входам блока управления;

Устройстйо представлено на чертеже, где изображены счетчик номера гармоник 1, первый дешифратор 2, блок управления 3, первый дополнительный счетчик 4, второй дешифратор 5, второй дополнительный счетчик 6, третий дешифратор 7, счётчик числа отсчетов 8, блок сдвига 9, накапливаюидай сумматор Ю, блок формирования синуса 11, : , , Устройство работает cлeдyюtJIИм образом. Оно воспроизводит матрицу тригонометрических коэффициентов, соответствующую алгоритму (2), причем шаг квантования по переменный, т.е. величина К может изменяться не подряд (как у прототипа) от О до N или от m до N , а с нужным для статич ескйх исследований шагом. Величина шага может быть непостоянной и задается как , где а О - т. Количество исследуемых гармоник или количест во строк в матрице задает счётчик 1. Устройство в6сщ оизводат йатрииу тригонометрических коэффициентов по столбцам. При вычислении последнего трт-онометрического коэффициента в столбце в деишфраторе 2 вырабатывается уеловне Р, по которому блок управления 3 сбрасывает счетчики , б, сумматор 10 и прибавляет единицу JB с етчйК 8. В счетчике 8 хранится номер очеред(юго столбца матрицы тригонометрических козффи1щентов. Вычисление происходит так, что для получения следующего значения аргумента тригонометрического коэффициента сохраняется предыдущийаргумент и к нему прибавляется код, содержащий в счетчике 8, умноженный на вeличинJ.тeкyщeгo шага квантования по частоте 2 Ч . Для этого блок сдвига 9 по сигналу 2 передает в сумматор 10 содержимое счетчика 8 со сдвигом на ( разрядов влево, что соответствует умножетию на 2Н. Сигнаш 2 вырабатьшается блоком управления в зависимости от состояний счетчиков 6 н 4. Счетчик 6 эад:аех через дешифратор 7 текущую велиliffly шага 2, а счетвдк 4 обеспечювает нужное i колйчгестйо шагов данной величины я упрйЛяет через блок 3переключением на сЛедук)щую величину шага. Таким образрм, п&сле прихода им пульса т на вь1ходе блока формирования синуса находится соответствующее значение тригонометрического коэффициента. После вычисления всех тригонометрических коэффициентов в. столбце, счетчики 4 и 6 устанавливаются в исходное положение,.

В процессе работы устройства на сумматоре 10 хранится аргумент текущего тригонометрического коэффициента, который подается на блок формирования синуса 11.

Точность вычисления значений функции снНуса зависит от точности блока 11. Если моделирование осуществляется при помоцщ гибридкь1)( функциональных преобразователей, то может. быть достигнута точность порядка 0,5%.

В результате проведенных испытаний в со ставе гибридного вычислительного комплекса для определения статистических характеристик случайных процессов получено, что йспользрва ние йредлОженнбгб устройства уменьшает время йроведений статистических исследований по 32-м частотам в диапазоне от О до 1024 в. 32 раза, и позволяет цёсти обработку данных в реаЛьяом масЩтабе в:ремени.

Формула изобретения

Цифровое устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов, содержащее блок управления, счетчик числа отсчетов, блок сдвига, накопительный сумматор, блок формирования синуса, причем выход счетчика числа отсчетов через блок сдвига подключен ко входу накопительного сумматора, выход которого подключен к первому входу блока, формирования синуса, второй вход которого является информационным входом, а выход - выходом устройства, счетный вход счетедка числа отсчетов, управлшощий вход блока сдвига и управляющие входы накопительного сумматора подключены к соответствующим выходам блока управления, отличающееся тем, что, с целью повьпыения быстродействия устройства, оно с Держит счеттак номера гармоник, первый и второй дополнительные счетчики, первый, второй и третий дешифраторы, причем установочные и счетные входы счетчика номера гармоник и первого дополнительного счетчика подключены к соответствующим выходам 1блока управле ния, установочный и счетный входы второго дополнительного счетчика подключены соответственно к счетному входу счетчика числа отсчетов и установочному зхопу первого дополнительноtO счетчика, выходы счетчика номера гармоник первого и второго дополнительных счетчиков через первый, второй и третий дешифраторы соответственно подключены ко входам блОка управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Алексеев В.В.,Ершов Д.В., Недосекин Д.Д., Вейсов Е,А. Быстродействующий аналогоцифровой генератор тригонометрических коэффициентов для статических исследований/

6904926V

ВьгаислИтельНая. техника. Радиотехника, радиоизмерения, магнитные материалы, ч. 1, АН СССР. Сибирское отделение, Красноярск, 1974.

2. Степащкйн А. И. Коршунов Ю, М. Дис5 кретный генератор синусоидальных сигналов. Известие ВУЗ, Приборостроение , № 4, 1967.

cspoc :