Устройство для вычисления коэффициентов фурье

ОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН СПУБЛИН(59 4 С 06 Р 15/332 ТЕНИ ССР976.овационысОЭФОб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛРФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ ЯО 1283790(57) Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначено для определения дискретного преобразованияФурье при работе в реальном масштабевремени, Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цельдостигается за счет того, что устройство содержит блок 1 управления,накапливающие сумматоры 3 -3, дваблока памяти, два мультиплексора5-5, аналого-цифровой преобразователь 6, элемент НЕ, сумматор по модулю два 14, регистр 12, триггер 7,элемент 9 И, элемент 10 задержки,счетчик 11. 3 ил.1 128379Изобретение относится к специали-зированным средствам вычислительнойтехники, предназначено для определения коэФФициентов дискретного преобразования Фурье при работе в реальном масштабе времени.Цель изобретения - упрощение устройства,На Аиг, 1 приведена схема устройства; на Аиг. 2 - блок-схема аналого-циАрового преобразователя; наФиг, 3 - то же, блока сравнения,Устройство содержит блок управления 1, первый 21 и второй 2 блокипамяти, первый 3 , второй 3, третийЗз и четвертый 34 накапливающие сумматоры, элемент НЕ 4, первый 5, ивторой 5 мультиплексоры, аналого-циФровой преобразователь (инкрементного типа) 6, причем блок управления содержит триггер 7, генератор 8тактовых импульсов, элемент И 9, элемент 10 задержки (триггер типа О),счетчик 11 регистр 12 накапливающий25сумьатор 13, сумматор 14 по модулюдвя вход 15 запуска устройства,вход 16 задания гармоник, информационный вход 17 устройства, выход 18окончания вычислений, выходы мнимой19 и действительпой 20 частей резуль- ЗОтата.Аналого-цисроной преобразователь.0, знаковый выход приращений 3 1.Блок определения приращения(Фиг, 3) содержит группу элементовИ 32, группу триггеров 33 и группу элементов НЕ 34. 45Устройство работает следующим образом.По сигналу, поступающему на входзапуска 15 устройства, происходитустановка в единичное состояние триг гера 7 и в начальное состояние счетчика 11 и сумматора 13 блока управления, аналого-циАрового преобразователя 6 и накапливающих сумматоров3,3,3и 3 причем начальное состояние первого 3 и второго 32 накапливающих сумматордв равно соответственно значению (-зп 0)=0 и(-соя 0) = -1 в дополнительном коде,0На вход 16 задания гармоник поступает двоичный код номера гармоники, который записывается в регистр12. Разрядность регистра 12 должнабыть не меньше 1 о 8,1 с, где 1 с - максимальный номер гармоники,Аналоговый сигнал х поступаетна вход 17 аналого-циФрового преобразователя 6,Аналого-циАровой преобразовательинкрементного типа работает следующим образом,Сигналом "Запуск" по входу 28осуществляется сброс в "0" накапливающего сумматора 25. На вход 17 подается аналоговый сигнал, на вход29 - тактирующие импульсы. Вычитатель 21 определяет разность междувходным напряжением по входу 1 инапряжением обратной связи с выходациФроанялогового преобразователя 26,которая прикладывается к входу нульоргана 22 и входу порогового блока23, Знакочувствительный пороговыйблок 23 срабатывает при достижениинапряжением разности значений порогов, на которые настроены (например,г-Мпо двоичному закону: 1,2,4,8,2 )условных единиц (где г - длина кодаприращения). Блок сравнения 24 в моменты времени, определяемые тактовыми импульсами с входа 29, выделяетвыход порогового блока 23 из числасработавших, Нуль-орган 22 в те жемоменты времени определяет знак напряжения разности, которая поступаетпа знаковый выход приращений 31 аналого-циАрового преобразователя ина управляющий вход накаппивяющегосумматора 25,Коды с выхода блока сравнения24 представляют собой приращениявходного сигнала, округленные дс значения кратного целой степени двойки,т.е. представляют собой одну единицу в соответствующем разряде кода(позиционный код) . Коды с выходяблока сравнения 24 поступают черезшиФратор 27 на выход приращений 30аналого-циАрового преобразователя.Код знака напряжения разности с выхоца нуль-органа 22 настраивает накапливающий сумматор 25 по управляющему входу на выполнение оператртиСложениеили Вычитание, В моментывремени, определяемые тактовыми импульсами, накапливающий сумматор 25 добавляют к своему содержимому или вычитает из него единицу соответст 1283790вующего разряда, поступившую с блока сравнения 24.Частота следования тактовых импульсов, поступающих На тактовый вход вход 29 аналого-цифрового преобразователя, определяет частоту дискретизации входного сигнала х(С).Импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 8 через элемент И 9 поступают на тактовые входы накапли О вающего сумматора 13 блока управления 1, первого 3 и второго 3 накапливающих сумматоров и на вход элемента задержки 10. По этому сигналу содержимое регистра 12 прибавляется к содержимому сумматора 13 и содержимое из первого 21 и второго 2 блоков памяти поступает на входы накапливающих сумматоров 31 и 3, за исключением первого такта работы 20 устройства, когда содержимое накапливающих сумматоров 3 ,и 3 не изменяется. Спустя один такт по сигналу с выхода элемента задержки 10 осуществляется наращивание счетчика 11, преобразование входного сигнала х из аналоговой Фермы в дискретную аналого-цифровым преобразователем 6 и прием информации из накапливающих сумматоров 3, и 3 через мультиплек соры 5 и 5 в накапливающие сумматоры 3 и 3 соответственно. Муль - типлексоры 51 и 5 осуществляют сдвиг кодов содерюмого сумматоров 3 и 32 в сторону младших разрядов, если ве личина приращений ь х сигнала х(С) по модулю меньше единицы и в сторону старших разрядов, если величина приращений дх; сигнала х(г.) по модулю больше единицы на количество разрядов, равное коду на выходе приращений аналого-цифрового преобразователя 6. Разрядность сумматора 13 и счетчика 11 блока управления равна 1 оВИ.45Если значение приращения ьх положительное, т,е, на знаковом выходе приращений аналого-цифрового преобразователя 6 равно "0", то коды содержимого накапливающих сумматоров 31 50 и З,поступающие через мультиплексоры 5, и 5 на входы соответственно третьего 3 и четвертого 3 накапьливающих сумматоров со сдвигом на а разрядов, суммируются с содержимым 55 накапливающих сумматоров 3 и 3 соответственно. Значение ш определяется величиной приращения входного сигнала на выходе приращений аналого-цифрового преобразователя 6 в 1-м такте работы устройства и численно равно номеру разряда, содержащего единицу в коде приращения Ьх сигнала х(С),Если же приращение ьх; отрицательное, т.е, на знаковом выходе приращений аналого-цифрового преобразователя 6 равно "1", то коды содержимого накапливающих сумматоров 3, и 32, поступающие через мультиплексоры 5 и 5 на входы соответст" венно третьего 3 и четвертого 3 на. капливающих сумматоров со сдвигом на ш разрядов, вычитаются иэ содержимого накапливающих сумматоров Зз и 3 соответственно, Управление режимом "Суммирование" и "Вычитание" на накапливающих сумматорах 3 и 3 осуществляется сигналом на знаковом выходе приращений аналого-цифрового преобразователя 6, который подключен к управляющему входу накапливающих сумматоров Зз и 3.В первом блоке памяти 21 записаны значения Г =яп (1 Лйй), а во втором блоке памяти 22 - значения Е= = соя (1 дЬ.) в интервале аргумента этих Функций 0 -7 /2, где 1 = = 0,1,2, КП)/4 - номера отсчетов; м =Т/И - интервал дискретизации по времени; с)- частота основной гармоники. Определение знаков яхп (ддь 4 и соя (1 ЛЮ) где д=0,1,2,(М) - номера отсчетов, осуществляется с помощью схемы "сложение шой 2" 14 и двух старших разрядов сумматора 13 блока управления 1, которые определяют номер квадранта аргумента Функций яхп(ЫсИ) и соя (ЫЬ 4, Остальные разряды сумматора 13 блока управления 1 определяют адрес значения яп (ЫЫ) или соя (хЬЕО) в соответствующем блоке памяти.По достижению заданного числа отсчетов, равного И, на выходе переполнения счетчика 11 появляется сигнал, свидетельствующий о том, что в накапливающих сумматорах 3 и 3 накоплено истинное значение коэффициентов дискретного преобразования Фурье, С выхода переполнения счетчика 11 сигнал поступает на нулевой вход триггера 7 и выход готовности результата 18 устройства.Частота дискретизации входного сигсигнала х(й), поступающего на вход 17вому потенциалу корпуса устройства, что обеспечивает задание им режима "Вычитание".формула изобретенияУстройство для вычисления коэА- фициентов Фурье, содержащее триггер, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к тактовым входам первого и второго накапливающих сумматоров и входу. элемента задержки, выход которого подключен к тактовым входам третьего и четвертого накапливающих сумматоров и счетному входу счетчика, вывыход которого является выходом окончания вычислений и подключен к входу установки в "0" триггера, вход установки в "1" которого объединен с ус уановочными входами счетчика, перво- и о, второго, третьего и четвертого накапливающих сумматоров и является входом запуска устройства, регистр и генератор тактовых импульсов, вы ход которого подключен к второму вховходу элемента И, а выходы третьего и четвертого накапливающих сумматоров являются выходами соответственно реальной и мнимой частей результата 30 устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно Содержит два блока памяти, пятый и шестой накапливающие сумматоры, сумматор по модулю два, два мультиплексора, элемент НЕ, пороговый блок, блок сравнения, шиАратор, нуль-орган, вычитатель и циАроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому входу вычи тателя, выход которого подключен к входу нуль-органа и входу порогового блока, выход которого подключен к входу .блока сравнения, выход которого подключен к входу шифратора и инФормационному входу пятого накапливающего сумматора, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя, выход шиАратора подподключен к управляющим входам первого и второго мультиплексоров, выходы которых подключены к информационным входам соответственно третьего и четвертого накапливающих сумматоров, знаковые входы которых объединены со знаковым входом пятого накапливающего сумматора и подключены к выходу нуль-органа, выход регистра подключен к инАормационному входу шестого накапливающего сумматора, выход которого подключен к адресным входам первого и второго блоков памя. ти, выходы которых подключены к инФормационным входам соответственно первого и второго накапливающих сумматоров, выходы которых подключены к инАормационным входам соответственно первого и второго мультиплексоров, знаковые входы первого и второго накапливающих сумматоров подключены к выходу элемента НЕ, вход которого является входом логического нуля устройства, входом задания гармоники которого является инАормационный: вход регистра, выход элемента И подключен к тактовому входу шестого накапливающего суьпатора, выход первого разряда которого подключен к входу старшего разряда первого накапливающего сумматора и первому входу сумматора по модулю два, выход которого подключен к входу старшего разряда второго накапливающего сумматора, второй вход сумматора по модулю два подключен к выходу второго разряда шестого накаплиьающего сумматора, установочный вход которого объединен с установочным входам пятого накапли вающего сумматора и подключен к входу запуска устройства, выход элемента задержки подключен к выходам чтения первого и второго блоков памяти и тактовым входам пятбго накапливающего сумматора и блока сравнения, а второй вход вычитателя является информационнымм входом устройства.1283790 Составитель А Техред И,Попо н едактор В. Ковту каз 7444/49 д. 4 13035 одственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная П Тираж 670 ПИ Государственного делам изобретений и Москва, Ж, Раушс МрановКорректор И. Иа Подписноомитета СССРоткрытийая наб., /