Функциональный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G06F17/17 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ цы, выходы дешифратора с первого по (N-l) подключены ко входу управле ния сдвигом регистра сдвига, вход которого является информационным входом функционального преобразоват ля, а выход подключен ко входам сум ма торов-вычитателей, выходы сумматоров-вычитателей подключены ко вхо дам первого коммутатора, управляющи вход которого подключен к выходу но мера функции Уолша блока формирова ния системы интегральных функций Уолша, а выход - к первым входам ум ножитедей, выходы которых подключен ко входам соответствующих сумматоров, выходы сумматоров яв/;яются выходами функционального преобразователя, выход аргумента и выход функции блока формирования системы интегральных функций Уолша подключены соответственно к управляющему и информационному входам второго коммутатора, выходы которого подключены ко вторым входам соответствующих умножителей. На фиг,1 представлена структурная схема функционального преобразо вателя; на фиг.2 - первые четыре функции Уолша и соответствующие им интегральные функции Уолша. Функциональный преобразователь содержит блок 1 формирования системы интегральных функций Уолша, ком мутатор 2 тактовых импульсов, счетчик 3, дешифратор 4, коммутатор 5, регистр 6 сдвига, сумматоры-вычитатели 7, коммутатор 8, умножители 9, сумматоры 10, выход 11 аргумента, вы ход 12 номера функции Уолша, выход 13 функции Уолша блока формирования системы интегральных функций Уолша, тактовый вход 14, информационный вход 15, выходы 16 преобразователя. Разложение сигнала в системе интегральных функций Уолша P{i,t) мож но представить в виде f(t) г aP(i,t) , (1) (i+l, Wal(i,T)dt , где PI (),l,2,...,; P(0,t)lf Wal(i,t) -.функции Уолша. (2) f(t)Wal (i,t) dt - КОЭФфициенты разложения.(3) Поскольку Wai (i,t)-пocлeдoвaтeльность дельта-функций с переменными знаками и амплитудами веса 2 (за исключением конечных точек, где амплитуды с весом 1), интеграл щ вы ражении (3) представляет линейную комбинацию выборок f(t). Таким обра зом, для определения коэффициентов Cj из (1) необходимо выбрадь сигнал f (t) в точках О, Т, и uCl Т, где ,2,...2-l, logiM - целое число; N - число интегральных функций Уолша, исполь зуемых для разложения функции f (t) . в матричной форме уравнение (1) запишется следующим образом ,(4) где F - вектор-строка аппроксимируе мой функции; С - вектор-строка коэффициентов разложения; Р - квадратная матрица размерностью (N+l)x(N+l). Тогда уравнение (3) в матричной форме запищется как где Р - матрица, обратная матрице Р. Таким образом, задача определения коэффициентов с разложения f(t) в ряд интегральных функций Уолша сводится к отысканию обратной матрицы Р , которая легко получается согласно уравнению (3) как последовательность дельтафункций с переменными знаками и амплитудами веса 2 в точках сС 2 Т, веса 1 в точках О. и Т. При обратная матрица имеет вид Работа преобразователя осуществляется в два этапа. На первом этапе вычисляются коэффициенты разложения Ci. Тактовые импульсы через коммутатор 2 поступают на вход счетчика 3. Блок 1 не функционирует. Процедура вычислений разворачивается по столбцам матрицы . Каждый тактовый импульс соответствует приращению номера столбца матрицы на единицу, причем номер столбца фиксируется счетчиком 3 и дешифратором 4. Каждому столбцу соответствует отсчет входной функции f на входе 15, Отсчеты, соответствующие столбцам с первого по N-1 (на фиг.1 столбцы 1,2 и 3), умножаются на два путем сдвига на один двоичный разряд в регистре 6 сдвига. В сумматорах-вычитателях 7 формируются текущие суммы для коэффициентов Ci в соответствии с матрицей Р . После N+1 тактов перебор столбцов завершается и в сумматорахвычитателях 7 фиксируются коэффициенты С. При этом сигнал переполнения счетчика 3 осуществляет переключение тактовых импульсов через коммутатор 2 на вход блока 1 формирования системы интегральных функций Уолша, тем самым обеспечивая начало второго этапа вычислений. На втором этапе формируются отсчёты выходной функции, число которых N может быть больше числа входных отсчетов N+1 (, к - целое число). Число тактовых импульсов, .поступающих на вход блока 1 и взятое

по модулю N определяет аргумент функции, фиксируемый на выходе 11. При каждом обнулении аргумента происходит наращивание номера функции Уолша на выходе 12. Выч11сление выходных отсчетов функции f осуществляется в соответствии с матрицей Р. По заданному номеру функции Уолша коммутатор 8 подключает выход блока, хранящего соответствующий коэффициент разложения d, ко входам умножителей 9. Коммутатор 5 подключает выход 13 функции Уолша к входу того из умножителей 9, который соответствует текущему дискретному значению аргумента. В результате только на этом умножителе в данном такте формируется произведение Pf С , в общем случае отличное от нуля, которое добавляется к текущей сумме, накапливаемой в сумматоре 10. После N циклов вычислений, каждый из которых состоит кз N тактов, второй этап вычислений завершается. Результат вычислений представляет собой линейную интерполяцию входной функции, что обеспечивает высокую точность преобразования.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий блок формирования системы интегральных функций Уолша, отличающийся тем, что,-С целью повьицения точности преобразования, он содержит коммутатор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, первый и второй коммутаторы/ регистр сдвига, сумматоры-вычитатели, умножители и сумматоры, причем первый выход коммутатора тактовых импульсов подключен к тактовому вход блока формирования системы интегральных функций Уолша, а второй выход ко входу счетчика, выход которого подключен ко входу дешифратора, а

выход сигнала переполнения счетчика - к переключающему входу коммутатора тактовых импульсов,1-ый выход дешифратора (ieCO N), N+1 - число интегральных функций Уолша) подключен к управляющему входу сложения j-ro сумматора-вычитателя (j€(oNJ) при P(i,j)S0, и к управляющему входу вычитания при P(i,j)0, где P(i,j) - элемент обратной матрицы преобразований в базисе интегральных функций Уолша, i,j -.номера столбца и строки матрицы, выходы дешифратора с первого по (Ы-1)-й подключены ко входу управления сдви.гом регистра сдвига, вход которого является информационным входом функционального преобразователя, а выход подключен ко входам сумматороввычитателей, выходы которых подключены ко входс1м первого коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу номера функции Уолша блока формирования системы интегральных функций Уолша, а выход - к первым входам умножителей, выходы которых подключены ко входам соответствующих сумматоров, выходы сумматоров являются выходами функционального преобразователя, выход аргумента и выход функции блока формирования систеивл интегральных функци Уолша подключены соответственно к управляющему и информационному входам второго кo yтaтopa, выходы котрого подключены ко вторым входам соответствующих умножителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Коницкий Я.М., Цапенко М.П. Ци(й оаналОговые преобразователи, основанные на разложении Фурье-Уолша.-Автометрия . Наука, 1972 4, с.97-104.

2.Авторское свидетельство СССР 561194, кл. G 06 G 7/26, 1974 (прототип).