Генератор функций

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, К,з С 06 Г 1/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А.А, Докучаев, С,Ю, Ржеуцкая и С,Ф. Свиньин Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им, В.И, Ульянова (Ленина)(54) ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано в системах автоматизации научных экспериментов, аппаратуре для спектрального анализа,гибридных вычислительных устройствахи комплексах, в частности для генерирования в цифровой форме последовательности значений произвольных функций времени методом кусочно-квадратической аппроксимации.Известен генератор функции, содержаший счетчик, сумматор, множительный блок, делитель, распределительимпульсов, регистр, блок управленияи ключи, принцип работы которого основан на разложении заданной функциив степенной ряд 1 .Однако данный генератор отличаетсясложностью аппаратурной реализации, а также неудобствами перестройки с одного вида функциональной зависимости на другой,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретениюявляется генератор Функций, содержащий генератор тактовых импульсов,счетчик, дешифратор, шифратор, дварегистра, два сумматора и блок памяти 2)Недоста:ок известного генератораФункций - большой. объем блока памяти,в особеннссти для воспроизведенияФункций с большим числом участков аппроксимации и высокой скоростью изменения произподной.Цель изобретения - упрощение генератора Функций.Поставленная цель достигается тем,что генератор функций, содержащий генератор тактовых импульсов, счетчик,дешифратор, блок памяти, первый ивторой сумматоры, регистр, элементИЛИ, причем выход генератора тактовых 15 импульсов соединен со входом счетчика, выходы дешифратора - с адреснымивходами блока памяти, выход регистрас первым входом первого сумматора исо входом второго сумматора, выходкоторого соединен со вторым входом.первого еумматора, выход которого является выходом генератора функций,содержит третий сумматор, блок формирования дополнительного кода, блокформирования системы Функций Уолша изсистемы функций Радемахера, 2 элементов И, где 2 - число функций Уолша, первый и второй элементы задержки, причем выход генератора тактовых ЗО импульсов подключен к синхрониэирую 842765где(с ), ( ) значения аппроксимирующей производной кусочнолинейной функциив соседних дискретных точках изменения аргумен"та;шаг дискретизациипо аргументу; 65 щим входам первого, третьего сумматоров и через первый элемент задержки к синхронизирующему входу второго ,сумматора, выходы в младших разрядов счетчика - ко входам дешифратора, выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов И,а один из этих выходов, соответствующий единичному значению всех я млад,ших разрядов счетчика, через второй элемент задержки - к синхронизирующему входу регистра, выходы (и-щ)старших разрядов счетчика, где ичисло разрядов счетчика, а (и-щ)число функций Радемахера, соединенысо входами блока Формирования системы функйкй Уолша, выходы которогоподключены ко вторым входам соответствующих элементов И, выходы которыхчерез элемент ИЛИ подключены к управляющему входу блока Формированиядополнительного кода, вход которого 2 Оподключен к выходу блока памяти, авыход - ко входу третьего сумматоравыход которого подключен ко входурегистраФункциональная схема генераторафункций представлена на чертеже.Схема содержит первый 1 и второй2 сумматоры, регистр 3, третий сумматор 4, блок 5 Формирования дополнительного кода, элементы б задержек,блок 7 памяти, элемент ИЛИ 8, генератор 9 тактовых импульсов, элементы И 10, дешифратор 11, блок 12 Формирования системы функций Уолша изсистемы Функций Радемахера, счетчик13. Все сумматоры накапливающие,Принцип работы устройства основанна двухкратном интегрировании численными методами ступенчатой функции-суллы ряда Фурье-уолша,представляющей собой кусочно-ступе нчатую ап О проксимацию второй производной воспроизводимой Функции, В результате первого интегрирования получается кусочно-лкнейная Функция, приближающая первую производную, в результате следующего интегрирования кусочно-квадратическая аппроксимация заданной функции.Значения первой производной Функции определяются выражением 50+М =2 - количество точекна всем кнтервале изменения аргумента;и С - значения базисныхк кФункций Уолша, а,следовательно,и сумма рядаФурье-Уолша остаются неизменнымив пределах каждо=го участка аппроксимации и изменяют свое значение прк пере -ходе от участкак участку.Для интегрирования кусочно-линейной Функции используется метод трапе. ций, и, таким образом, вычисление значений Функции производится по формулеЕ,) 1 ),) ( ) С б) 2)М2 Мгде Г(й;),К(й; ) - значения кусочноквадратической аппроксимирующей функции.Начальные значения функцкк и еепервой производной должны быть заданы, Число точек М выбирается равнымцелой степени числа 2,Устройство работает следующим образом.Вычисление текущего значения Функции производится ка первом сумматоре1 в соответствии с Формулой (1), вычисление ее производной - на второмсумматоре 2 в соответствии с (1),причем значение суммы ряда Фурье-Уолша для каждого текущего участка аппроксимации находится на регкстре 3,а на третьем сумматоре 4 в это времяпроизводится формирование суммы рядадля следующего участка,В начальный момент времени на сумматоре 1 находится начальное значение Функции, на сумматоре 2 - начальное значение прокзводнои, на счетчике 13 - значение аргумента, соответствующее началу второго участка аппроксимации, на регкстре 3 - значение суммы ряда для первого участка,сумматор 4 обнулен. Аргумент в видеравномерной последовательности импульсов задается с помощью генератора 9 тактовых импульсов. С приходомкаждого импульса производится операция сложения на сумматорах 1 к 4, азатем с задержкой по временкна сумматоре 2, КоэФФициент рядаФурье-Уолша хранится в блоке 7 памяти, формирование функции Уолша производится при помощи счетчика 13 и блока 12 формирования функциИ Уолша,причем выборкой нужных коэФФициентовуправляет. дешифратор, оединенныйс младшими разрядами счетчика, а вы 842765бором Функций Уолша - дешифратор совместно с элементами И 10 и ИЛИ 8. В зависимости от значения соответствующей функции Уолша, поступаюшего на управляющий вход преобразователя прямого кода в дополнительный , суммирование коэффициента на сумматоре 4 производится либо в прямом, либо в дополнительном коде.В определенные моменты времени, соответствующие переходу от одного участка аппроксимации к другому, зна- (О чения суммы ряда подаются с сумматора 4 на регистр 3, а сам сумматор 4 при этом обнуляется и, таким образом, подготавливается к вычислению суммы ряда для следующего участка. 15 Управление этим процессом осуществляется с помощью дешифратора 11, выход Которого, соответствующий пороговым значениям аргумента, оединен через элемент задержки с управляющим вхо дом регистра 3.Сокращение объема блока памяти в предлагаемом генераторе функций достигается благодаря сокращению числа участков аппроксимации, а также в 25 связи с тем, что некоторые коэффициенты ряда Фурье-Уолша оказываются пренебрежимо малыми и могут быть отброшены без ущерба для точности. Формула изобретения Генератор Функций, содержаший генератор тактовых импульсов, счетчик, дешифратор, блок памяти, первый и второй сумматоры, регистр, элемент ИЛИ, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со входом счетчика, выходы дешифратора - с адресными входами блока памяти, выход 40 регистра с первым входом первого сумматора и со входом второго сумматора, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, выходкоторого является выходом генераторафункций, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения генератора функций, он содержит третий сумматор, блок формирования дополнительного кода, блок формирования системыфункций Уолша из системы Функций Радемахера, 2 элементов И, где 2число функций Уолша, первый и второйэлементы задержки, причем выход генератора тактовых импульсов подключенк синхронизирующим входам первогои третьего сумматоров и через первыйэлемент задержки к синхронизирующемувходу второго сумматора, выходы вмладших разрядов счетчика - ко входам дешифратора, выходы которогоподключены к первым входам соответствующих элементов И, а один из этихвыходов, соответствуюлий единичномузначению всех а младших разрядовсчетчика, через второй элемент задержки - к синхронизирующему входу регистра, выходы п-щ старших разрядов,где и - число разрядов счетчика, а(и-в) - число функций Радемахера,соединены со входами блока формирования системы функции Уолша, выходыкоторого подключены ко вторым входамсоответствующих элементов И, выходыкоторых через элемент ИЛИ подключенык управляющему входу блока формирования дополнительного кода, вход которого подключен к выходу блока памяти, а выход - ко входу третьего сумматора, выход которого подключен ковходу регистра,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 475614, кл С 06 Р 1/02, 1974. 2, Авторское свидетельство, СССР Р 549818, кл, С 06 3 3/00, 1975 (прототип).842765 к Ужгород, ул. Проектна П "Патент",л Составитель В. Байковедактор И. Ковальчук Техред М. Голинка О/58 БНИИПИ ГосУДа по делам из 113035, МосквТираж 745ственного комитета Сбретений и открытийЖ, Раушская наб ректор Е, Рошкписное