Устройство для вычисления коэффициентов преобразования уолша

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(5 ц С 06 Г 15/332 ОПИСДНИЕ ИЗОВРЕтЕНИЯ 1Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ения амплитудного спектра Уол ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЧИСЛЕНИЯКОЭФФИЦИЕНТОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УОЛША,содержащее первый тактовый генератор, выход которого подключен к первому входу ключа, выход которогоподключен к первому установочномувходу первого триггера, первый выходкоторого подключен к входу сбросацифроаналогового преобразователя ипервому входу первого элемента И,выход которого подключен к счетномувходу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен кпервому входу компаратора, выходкоторого подключен к второму установочному входу первого триггера, второй вход ключа подключен к выходувторого триггера, первый установочный вход которого является входомзапуска устройства, а второй входкомпаратора является информационнымвходом устройства, второй тактовыйгенератор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем вычис 80114927 А него введены четыре счетчика, реверсивный счетчик, третий-пятый триггеры, два элемента задержки, второй- седьмой элементы И, три элемента ИЛИ, выход ключа подключен к счетным входам первого и второго счетчиков и входу первого элемента задержки, выход которого подключен к первому установочному входу третьего триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего счетчиков и счетному входу четвертого счетчика, выход переполнения которого подключен к второму установочному входу третьего триггера и первым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены соответственно к первому входу первого элемента ИЛИ и первому установочному входу четвертого триггера, первый и второй выходы которого подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, информационный выход которого является информационным выходом устройства, выходы младших разрядов торого и третьего счетчиков подключены к первому и второму входам пятого элемента И, выход которого подключен к тактовому входу пятоготриггера, первый и второй выходыкоторого подключены к вторым входамсоответственно третьего и четвертого элементов И, третьи входы которыхподключены к второму выходу первоготриггера, выход переполнения третьего счетчика подключен к первому входу шестого элемента И, выход которо(2) Го подключен к второму установочномувходу второго триггера и первомувходу второго элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к установочноМувходу третьего счетчика, выход второго тактового генератора подключенк вторым входам первого и второгоэлементов И, выход переполнения пер-,вого счетчика подключен к третьемувходу ключа, счетному входу третьегосчетчика и первому входу седьмогоэлемента И, выход которого подключен к входу второго элемента задержки, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ ик первому входу третьего элементаИЛИ, выход которого подключен к Изобретение относится к технике аналого-дискретного преобразования процессов, обеспечивает преобразование непрерывных сигналов в кодированный амплитудный спектр Уолша, и может быть использовано для спект - рального анализа процессов в базисе функций Уолша.Преобразование Уолша выполняется в соответствии с. выражением текущий номер дискретного значения измеряемой величины (процесса); номер составляющей амплитудного спектра процесса 8 ,целое число, п=одИ т,е. является суммой поразрядныхпроизведений двоичных представле -25,ний указанных индексов. Известны процессоры Уолша с входныю АЦП (1,Недостатком данных процессоровявляется принципиальная,необходи 30мость последовательного во временипреобразования и обработки данных,а также сложность. установочным входам первого, второго и четвертого счетчиков, установочному входу пятого триггера, второму входу шестого элемента И и установочному входу реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй установочный вход четвертоготриггера подключен к выходу первогоэлемента ИЛИ, третий вход которогосоединен с вторыми входами второгои третьего элементов ИЛИ и являетсявходом сброса устройства, вход второго элемента задержки является входом разрешения считывания устройства, выход компаратора подключен квторому входу седьмого элемента И. Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является аналого-цифровой преобразователь последовательного ступенчатого уравновешивания, содержащий цифроаналоговый преобразователь, входы которого соединены с выходами счетчика, а выход подключен к опор -ному входу компаратора, измерительный вход которого соединен с измерительной шиной устройства, а выходс входом первого триггера управления,первый выход которого через элементИ, с другим входом которого соединен тактовый генератор, подсоединенк счетному входу счетчика, выходкоторого соединен с кодовым выходомустройства, второй вход первоготриггера управления через ключ подсоединен к генератору сигналов циклов, первый управляющий вход ключасоединен с выходом второго триггерауправления, первый вход которогосоединен с шиной сигналов запуска 2 .Недостатком известного устройства является ограниченность функциональных ьозможностей,Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей устройства путем вычисления амплитудногоспектра Уолша,Указанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее первый3 114 тактовый генератор, выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого подключен к первому установочному входу первого триггера, первый выход которого подключен к входу сброса цифроаналогового преобразователя и первому входу первого элемента И, выход которого подключенк счетному входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого подключен к второму установочному входу первого триггера, второй вход ключа - к выходу второго триггера, первый установочяый вход которого является входом запуска устройства, а второй вход компаратора информационным входом устройства, второй тактовый генератор, введены четыре счетчика, реверсивный счетчик, третий, четвертый и пятый триггеры, два элемента задержки, второй, третий, четвертый, пятый, шестой н седьмой элементы И, три элемента ИЛИ, выход ключа подключен к счетным входам первого н второго счетчиков и входу первого элемента задержки, выход которого подключен к первому установочному входу третьего триггера вькод кото 30 рого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего счетчиков и счетному вхо.ду четвертого счетчика, выход переполнения которого подключен к второму установочному входу третьего триггера и первым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены соответственно к пер- щ вому входу первого элемента ИЛИ и первому установочному входу четвертого триггера, первый и второй выходы которого подключены соответственно к суммирующему н вычитающему входам реверсивного счетчика, информационный выход которого является информационным выходом устройства, выходы младших разрядов второго и третьего счетчиков подключены со ответственно к первому и второму входам пятого элемента И, выход которого подключен к тактовому входу пятого триггера, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых подключены к второму вы 9276ходу первого триггера, выход переполнения третьего счетчика - к первому входу шестого элемента И, выход которого подключен к второму установочному входу второго триггера и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочному входу третьего счетчика, выход второго тактового генератора - к вторым входам первого и второго элемента И, выход переполнения первого счетчика - к третьему входу ключа, счетному входу третьего счетчика и первому входу седьмого элемента И, выход которого подключен к входу второго элемента задержки, выход которого подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к установочным входам первого, второго и четвертого счетчиков, установочному входу пятого регистра, второму входу шестого элемента И и установочному входу резистивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, второй установочный вход четвертого триггера - к выходу первого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с. вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ и является входом сброса устройства, вход второго элемента задержки является входом разрешения считывания устройства, выход компаратора подключен к второму входу седьмого элемента И.На чертеже изображена функциональная схема устройства.Устройство содержит информационный вход 1, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2 (с внутренним счетчиком), компаратор 3, вход 4 запуска, реверсивный счетчик 5, счетчик 6 циклов, тактовый генератор 7 (сйгналов, циклов), ключ 8, тактовый генератор 9, элемент И 10, триггер 11 управления, счетчики (со сдвигом) 12 и 13, элементы И 14 и 15, элемент 16 задержки, триггеры 17 и 18, счетчик 19, элементы И 20-22, элемент 23 задержки, элемент ИЛИ 24, триггер 25, информационный выход 2 выход 27 разрешения считывания,тригнер 28 управления, элемент И 29, эле.менты ИЛИ 30 и 31, вход 32 сброса,Устройство работает следующимобразом.По внешнему сигналу сброса (по цепи внешнего ,Гроса триггеров 11, 17, 28 и ЦАП 2 не обозначены) устройство переключается в исходное состоя - ние, при котором: содержимое всех сдетчиков становится равным нулю;триг. ер 25 устанавливается в положение обеспечивающее прямой счет импульсов в счетчике 5;триггер 18 находится в положении, при котором ца10 вход э:1 емента И 20 поступает единичный сигнал этого триггера напряжение 1(АЛ 2 равно нулю; элементы И 10 и 14 блокированы нулевыми сигналами соответствующих триггеров 11 и 17; 5 ключ Я закрыт сигналом триггера 28,По сигналу внешнего запуска триггер 28 переключается, деблокирует ключ 8, и первым появившимся импульсом цикла генератора 7 переключаются Ж триггеры 11 и 17, а в первый разряд счетчика 12 записывается 1 , Нацинается цикл определеция величины нулевой (К=0) составляющец амплитуд - ног . спектра Уолша для 1. = О, М.Б каждом К-и цикле определяетсяБ в соответствии с вьаже - нисм (1). Цля этого кодируются значения Х,и во время кодирования определяется значение Р в соответ(+11 хстяни с. выражением (2).Кодирование Х выполняется из 1вестным образом путем последовательного уравновешивания ступенчато-изме цяющимся напряжением, Формируемым 3" ЦАП 2 (который управляет внутренним счетчикам) цо с:(гцалам тактового генератора 9, В момент уравновешивания комтаратор 3 переключает триггер 11 в исходное состояние, и в счстчи ке 5 (в первом цикле кодирования при=О) оказывается записанным код Х . а ЦАП 2 переключается в1исходное состояние,Так как (-1) х в выражении (1) 45/всегда равно +1 или - 1, то определение 8 , сводится к алгебраическому сумжровацию текущих кодов Х , Поэтому с увеличением 1. коды в счетчике 5 (числа импульсов) алгебраически суммируются в соответствии с текущим значением Р; , и при 1 = И - 1 содержимое счетчика 5 становится равным 3Для возведения в целую неотрица тельную степень величины (-1) надо знать не значение показателя степени Р, , а только его кратность 2(т.е, четцость или нечетность Р ),е Поэтому, в соответствии с выражением (2), вычисляются произведения отдельных разрядов содержимых счетчиков 12 и 13 - двоичных представлений текущих значений индексов 1 и К. Четность (нечетность) суммы этих произведений определяется триггером 18, Поразрядное умножение двоичных чисел выполняется в элементе И 15 последоватепьно (разряд за разрядом) путем одновременного сдвига содержимого счетчиков 12 и 13, Если послесдвигов состояние триггера 18 оказалось аналогии.:ым первоначальному, это говорит о том, что четность Р 1 цг изменилась по отношению кпоэтэму начениесуммируется с содержимьъ счетчика 5 с тем же знаком, с которым суммировалось значение Х. В противном случае знак суммирования меняется на г 1 ротивоположный, что достигается переключением счетчика 5 на противоположное направление алгебраического суммирования, Анализ состояния триг - гера 18 и требуемое переключение реверса счетчика 5 выполняется после завершения кодирования текущегозначения Х и выполнения и сдвиговсчетчиков 12 и 13. Анализ состояниятриггера 18 выполняется элементамиИ 20 и 21, единичный сигнал одногоиз которых подтверждает состояниетриггера 25 или переключает его.Этот триггер управляет реверсомсчетчика 5. Указанным образом определяют И значений Х; измеряемой величины и выполняют их алгебраическое суммирование с учетом значения (-1) При каждом определении Х и Р111) к выходным сигналом п - го разряда счетчика 19 переключается триггер 17 и блокирует элемент И 14 и тем самым блокируется передача тактовых импульсов на входы сдвига счетчиков 12 и 13 и счетный вход счетчика 19, Их деблокирование производится последующим импульсом цикла генератора 7. Элемент ,о задержки обеспечивает запись те.кущего сигнала цикла в счетчики 12 и 13 до появления тактовых импульсов сдвига.С появлением 11-1 - го сигнала цикла дискретизации входным сигналом счетчика 6 блокируется ключ 8, подготавливается к передаче элемент И 22 и1149276 10 Составитель А. БаранРедактор В.Данко ТехредИ,Гергель К тор С,Чер каз 190 36 Тираж 710 ВНИИПИ Государствпо делам изобре 13035, Москва, ЖПодписноеного комитета СССР ений и открытий5, Раушская наб д.4 лиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 выполняется кодирование Х; при 1=М - 1. С появлением сигнала уравновешивания компаратора 3 на выходе элемента И 22 появляется единичный сигнал. По этому сигналу на выходе 27 выполняется считывание в процессор или ЗУ кода 3 с выхода 26 счетчика 5. После этого с задержкой в элементе 23 выполняется сброс всего устройства за исключением счетчика 13 в исходное состояние. В счетчике 13 при этом содержимое оказывается увеличенным на Указанным образом определяют составляющие спектра с индексами от 0до М. С появлением сигнала переполнения на выходе счетчика 13 (соответствует К-й составляющей спектра) вь 1- полняется последний цикл определения И-й составляющей, После считыва" ния кода 8все устройство сигналом элемента 23 сбрасывается в исходное состояние, единичным сигналом элемента И 29 переключается триггер 28, который блокирует ключ 8 и тем самым работу всего устройства.Таким образом, введение указанной выше совокупности узлов и связей между ними позволяет расширить Функциональные возможности предлагаемого устройства за счет вычисления амплитудного спектра Уолша.