Устройство для вычисления коэффициентов уолша Советский патент 1979 года по МПК G06F17/14 G06F1/25 

(54) УСТРОЙСТВО для ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ УОЛШЛ. рото соедийвн с входом аналогового анализируемого сигнала F(t), а другой с тактовой шиной; триггер 2 Энака вход которого соединен с выходом ПНК 1; генератор 3 функций Уолша (ГФУ)f вход которого подсоади йен к; тактовой шине; сут матор- 4 по модулю два, один аход которого свяэа.н с выходом триггера 2 знака, а другой вход - с выходом генератора Э функций Урлша, Выход сумматора 4 пЪ мЪдулю два при этом соединен с одним из входов преобразователя 5 прямого кода в дополнительный, а другой вход преобразователя 5 кода соединен с выходом ПНК 1; сумматор ,& ни три входа, один вход (а) котоppfoсоединен с выходом преобразователя 5 кода, а два; других входа (р и в) --с выходами триггера..,, за/ поминания переноса и регистра8 сдви fa соответственно, выход комбинацио його сумматора б соединен с входами триггера 7 переноса и регистра 8 сд га, установочный вход которого соед нен с выходом генератора 3. Выход устройства связан с выходом сдвигов го регистра 8. Устройство работает следующим об разом. Входной аналоговый сигнал F(t) п образуется в двоичный последователь ный код преобразователем напряжение код 1, выполненйым как преобразоваteine поразрядного кодирования. Код с выхода ПНК, характеризующи величину и знак входного сигнала в момент выборки, пост упает на преобра зователь S кода. Код знака входно повторяется .также в триггер 2 знака (который фактически. являетс одной КЗ составных частей ПНК 1, од %аКЬ дЛЯ ясности изложения выделен отдельно) . Код ёнака: с выхода триг гера 2 поступает далее на сумматор 4 по модулю два. Последний обеспечиваёт операцию перемножения входнЬгреигнала и функции Уолша, посту пающей из ГФУ 3, которая эквивалент пв|)емйозкению знаков входного сигнал И функции Уолша в соответствующйймомент времени. Таким об;р&зо м, в сумматоре 4 выполняется , операция -:. v:: л . .- . - .ttjUNtfoeCK.j }у (tj )л wqe(.K,tj VfTi л woe CK-fcpv (t j л NtoToT) - результирующий код зна ка произведения входного сигнала Fttj) и функции Уолша Wag (k,tj) в мЬмент. времени i;,,-eT,f,p (tj) появляётйя на выходе суьолатора 4 по модулю два| (tj) - двоичный код знака ис- следуемого сигнала; . Wae (k,tj) - значение кода К-той функции Уолша в момент tj A,V - символы логический операций конъюнкции, дизъюнкции и отрицания соответственно. . Например, если и сигнал, и код значения функции Уолша в момент t ; отрицательны, что соответствует (-tj)--f,WaeCK,-fc. ( , то код результата перемножения сигнала и функции Уолша в этот момент времени есть число положительное, т.е. „р (Ч -j) г о. Необходимая К-тая функция Уолша вырабатывается генератором 3 функций Уолша. ; . ,. П эеобразрватель 5 кода обеспечивает преоб разрваййе прямого кода, |соторым вьлражено численное значение величины сигнала в момент выборки t, , в дополнительный, если знак ,p (-tj) в момент времени tv поступающий с сумматора 4 по модулю 2, отрицателен. При положительном знаке преобразования кода не происходит. . Код с выхода преобразователя 5 кода Поступает на одноразрядный комбинационный сумматор б, имеющий три . входа. В этом сумматоре образуется сумма и перенос в ледующий разряд в соответствии с переключательными функциями: .. p..лъ.va..,| где а,- и - значения i-тых разрядов суммируемых чисел айв, причем числом в Является алгебраическая сумма частичных произведений сигнала на функции Уолша; - значение суммы чисел айв i-том разряде; Р : -Перенос из соседнего младшего (i-1) разряда числа, представляющего собой сумму чисел (а+в); Р , - перенос в соседний старший (1+1) разряд суммы чисел (а+в). . Результат суммирования S.J по мере поступления, разрядов суммируемых чисел записывается в сдвиговый регистр 8, выход которого соединен с одним из входов, например, входом в комбинационного сумматора б, Перед началом вычисленияспектральных составляющих регистр 8 очищается, и 1затём в него записываемся алгебраическая суммав,- частичных гтроизве- . дений кодов сигнала на.функцию Уолша, разворачиваемую во времени, т.е. 8 моменты t-j Далее эта сумма складывается в комбинационном сумматоре 6 с вновь поступающим частичным произ|вёдёниём кода сигнала на код значения функции Уолша в следующиймомент времени. Перенос в каждом так те суммирования запоминается в триггере 7 запоминания переноса, выход которого к следующему такту суммирования представляет значение переноса из младшего разряда Р. и поступает на третий вход комбинационного сумматора б. Таким образом, анализатор спектра осуществляет вычисление спектрального коэффициента Уолша С(к) в соответствии с выражё и м Ск, П F.l-fcpv/aECM) Ч рг 0 при --0,1, . . - количество функций Радемахе ра, т.е. числа, триггеров в счетчике ГФУ 3. Информация из сдви ового регистр в/момент Т, определяемый в ГФУ 3, может поступать на выход устройства По этому же сигналу из ГФУ 3 сдви говый регистр очищается, подготавливая анализатор спектра к последующим вычислениям. Преобразователь напряжения в код Поразрядного кодирования, испоЛьзо Званный в устройстве, обеспечивает вырокое быстродействие в сочетании с большой точностью преобразования и малыми аппаратурными затратами при отсутствии методических погрешностей устройства-прототипа. Диапазон величин анализируемых сигналов как и в устройстве-прототипе, определяется только преобразователем Напряжения в код, а реальным ограничением быстродействия устройства является только быст|Х}дей ствие ПНК поразрядного кодирования, в последовательном коде, которое значительно выше быстродействия ПНК последовательного счета с промежуточ ным преобразованием во временной :интервал, примененного в устройствепрототипе. Других ограничений на быстродействие анашиэатора в предлагаенадм устройстве нет, что позволяет использовать его в системах обработки сигналов в реальном времени Погрешность вычисления единичных спектральных составляющих, имеющая место в дайном устройстве, связана с погрешностью аналого-цифрового преобразования (являющейся методической для данного метода преобразования) , по величине значительно меньшей , чем во всех других методах преобразования, а также связана с конечной разрядностью вычислений, погрешностями округлений и т.п., т,в, :теми погрешностями, которые являются обычными для устройств цифровой обработки информации и имеют место и в устройстве-прототипе. Формула изобретения Устройство для вычисления коэффициентов Уолша, содержащее преобразователь напряжение-код, информационный вход которого подключен к входной шине устройства, управляющий к та:ктовой шине, подключенной к управляющему входу генератора функций Уотаиа, о т л и ч а ю щ е е тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, оно содержит триггер знака, сумматор по модулю два, преобразователь прямого кода в дополнительный, су ««атор, регистр сдвига, триггер переноса, причем выход преобразователя напряжение-код подключен к входу преобразователя прямого кода в дополнительный и ко входу триггера знака, выход которого подключен к первому входу cs MMaTOpa по модулю два, второй вход которого подключён к выходу ге- йератора функций Уолша и к управляющему входу регистра сдвига,выход сумматора по модулю два подключен ко второму входу преобразователя прямого кода в дополнительный, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу регистра сдвига и триггера переноса, вход которого подключен к выходу сумматора и информационному входу регистра сдвига, источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 1244855, 21 а, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР №432547, кл. G Об 73/00, 1971.