Цифровой генератор функций

СОЮЗ СОЭЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4(51) 6 06 Р 1/О ЮЕО".ЦЮйряЙ%4 ЦИЖА ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР(72) Р,Х. Садыхов, С.А, Золотой, А.В. Шаренков и А,А. Кравцов (71) Институт технической кибернетики АН Белорусской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР Нф 765796, кл, С 06 Р 1/02, 1980.2. Авторское свидетельство СССР У 809124, кл. С 06 Г 1/02, 1981 (прототип).(54)(57) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ, содержащий первый регистрсдвига, выход старшего разряда которого подключен к тактовому входупервого триггера, выход которогоподключен к первому входу элемента И, выход которого подключен ктактовому входу вычитающего счетчика, второй регистр сдвига, второйтриггер и блок формирования пачекимпульсов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены дваэлемента ИЛИ, два элемента ИЛИ-НЕ,.сумматор по модулю два, реверсивный счетчик и блок сравнения, причем выход первого триггера подключен к входу запуска блока формиро-,вания пачек импульсов и первомувходу первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к тактовомувходу второго регистра сдвига, ин- .Формационный выход которого подключен к первому входу блока сравне,ЯО 11660 1 ния, выход которого подключен к установочному входу второго триггера, выход которого подключен к первому входу сумматора по модулю два и управляющему входу реверсивного счетчика, информационный выход которого подключен к второму входу блока сравнения и является выходом функций Шаудера генератора, выход блока формирования пачек импульсов подключен к установочному входу . первого триггера и. управляющему входу вычитающего счетчика, информационный выход которого поразрядно подключен к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу сумматора по мо дулю два и Тактовому входу реверсивного счетчика, выход переноса которого подлючен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом окончания вычислений генератора, выходом функций Хаара которого является выходсумматора по модулю два, информационный вход вычитающего счетчика подключен к информационному выходу. ервого регистра сдвига, тактовь вход которого соединен с вторымивходами первого и второго элементовИЛИ-НЕ, элемента И, тактовым входомблока формирования пачек импульсови является тактовым входом генератора, выходом начала вычислений которого является выход первого триггера.55 1 1Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике и может быть использовано в задачахспектрально-корреляционного анали.за и синтеза аппрокеиматоров произвольных кривых в цифровых системахуправляемого эксперимента.Известен генератор функций Хаара, содержащий два.регистра сдвига,два счетчика, три триггера, четыреэлемента И, сумматор по модулюдва 11 .Недостатками этого устройстваявляются низкое быстродействие иневозможность формирования функцийШаудера,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяцифровой генератор ортогональныхфункций, содержащий три регистрасдвига, одноразрядный регистр сдвига, блок преобразования прямого кода в дополнительный, два триггера,.сумматор по модулю два, элементИ, блок Формирования пачек импульсов, причем выход старшего разрядавторого регистра сдвига соединенс единичным входом второго триггера,выход которого подключен к .первомувходу схемы И, второй вход которойсоединен с тактовым входом второгорегистра сдвига и первымвыходомблока формирования пачек импульсов 21,Недостатком известного устройст-,ва является низкое быстродействие,а именно вычисление произвольнойфункции Хаара и Шаудера осуществляется за (и+1)Ю тактов.Цель изобретения - увеличениебыстродействия устройства (за счетуменьшения числа тактов генерирования функций Хаара и Шаудера наоснове использования специальногоалгоритма их формирования).Поставленная цель достигается.тем, что в цифровой генератор функций, содержащий первый регистрсдвига, выход старшего разряда которого подключен к тактовому входу первого триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключенк тактовому входу вычитающего счетчика, второй регистр сдвига, второйтриггер и блок формирования пачекимпульсов, введены. два элемента ИЛИ,два элемента ИЛИ-НЕ, сумматор по166091 2 модулю два, реверсивный счетчик иблок сравнения, причем выход первоготриггера подключен к входу запускаблока формирования пачек импульсови первому входу первого элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к тактовому входу второго регистрасдвига, информационный выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого под. -ключен к установочному входу второго триггера, выход которого под-,ключен к первому входу сумматорапо модулю два и управляющему входуреверсивного счетчика, информационный выход которого подключен к второму входу блока сравнения и является выходом функций Шаудера генератора, выход блока формирования 1 О 15 20 пачек импульсов подключен к уста 25 30 35 40 Ненормированные функции Хаара Н(х) определяется следующим обра- зом Г ( 2111, еслихе1хе1, если 1+1гНм (х) =НР;(х) О в остальных случаях,новочному входу первого триггераи управляющему входу вычитающегосчетчика., информационный выходкоторого поразрядно подключен квходам первого элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к первому входувторого элемента ИЛИ и первомувходу второго элемента ИЛИ-НЕ, выходкоторого подключен к второму входусумматора по модулю два и тактовому входу реверсивного счетчика,выход переноса которого подключенк второму входу второго элементаИЛИ, выход которого является выходом окончания вычислений генератора, выходом функций Хаара которогоявляется выход сумматора по модулюдва, информационный вход вычитающего счетчика подключен к информационному выходу первого регистра сдвига, тактовый вход которого соединенс вторыми входами первого и второгоэлемента ИЛИ-НЕ, элемента И, тактовым входом блока формирования пачекимпульсов и является тактовым входом генератора, выходом начала вычислений которого является выходпервого триггера.(2) Зб 1111111 1 1 1 1-1-1-1-1 11-1-10000 О О О 0 1 1-1-1 1-1000000 001-10000 00001-100 40 12345678 123432102100000 00001210 00001210 10000000 00100000 00001000 00000010 50 згде р - номер группы функции,- номер функции в группе,Тогда функции Шаудера определяемые как Я,(х) =Н (х)Ох о имеют вид Я(х) ..Таким образом, системы Функций Хаара и Шаудера согласно (4) могут быть сформированы при помощи сжатия и сдвига Н 1(х) и Я(х) соответственно, А так как 25 2 х; х 6 0, 1/2 г-х, к 1/г, 1 зеркально симметрична относительно прямой х = 1/2, то Функции Шаудера могут, быть получены при помощи функцииР(х) = 2 х, х 6 0, 1/2 , (6) используя операции сжатия, сдвига и .зеркального отображения. Для Я8 матрицы Функции Хаара и Шауде ра имеют вид,Если номер функции Ж = (М 22)Мц , Ж, ), где Жу - старший55единичный разряд (щ = 1, и), тоЯе(х) 1 О пик х = х + 2. 2"и,где х = О, 2" ф и еГДЕ 1 = (ф 12 2. 2 еАналогично, для Функций Хаара Н (х) Ф О,при х = х + 2 1 "2" где х = 0,2" х) - 1 и1, х гН (х) = ) . ц-)х) (9)Соотношения (8) и (9) представляют аналитические выражения для систем функций Шаудера и Хаара в .тех точках, где они не равны нулю.На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового генератора функций; на фиг, 2 - первые восемь функций Хаара и соответствующие им функции Шаудера; на Фиг. 3 - табл, 1, поясняющая принцип формирования по тактам функций Н Яб и НцЯ на фиг. 4 - функциойальная схема блока формирования пачек импульсов.Цифровой генератор функций (фиг. 1) содержит регистры 1 и 2 сдвига, вычитающий счетчик 3, ревер" сивный счетчик 4, триггер 5 и 6, элемент.; И 7, элемент ИЛИ-НЕ 8 и 9, элементы ИЛИ 10 и 11, сумматор 12 по модулю два, блок 13 сравнения, блок 14 формирования пачек импульсов, выходы 15-18 устройства, тактовый . вход 19 устройства. На фи 84 представлена функциональная схема блока 14 Формирования пачек импульсов, которая содержит двоичный счетчик 20, элемент ИЛИ 21, одновибратор 22,Блок формирования пачек импульсов работает следующим образом. В исходном состоянии двоичный счетчик 20 обнулен и на втором входе элемента ИЛИ 21 установлен цОц. Коэффициент пересчета и двоичного счетчика 20 равен 1 о 8 В, По накоплении в двоичном счетчике 20 и импульсов на его выходе появляется импульс, который через элемент ИЛИ 21 поступает на вход одновибратора 22, на выходе которого по фронту входного сигнала сформируется . импульс. На выходе одновибратора 22 также сформируется импульс на втором входе элемента ИЛИ 21 перепацОц в цЦифровой генератор функций работает следующим образом5 11По первому тактовому импульсу в регистр 1 сдвига записывается код номера функции Ы ., в регистр 2 сдвига и вычитающий счетчик 3 - код 001, реверсивный счетчик 4 обнуляется, триггер 5 устанавливается в "0", а .триггер 6 - в "1". По следующим тактовым импульсам происходит сдвиг информации в регистрах 1 и 2 сдвига до появления "1" в старшемразряде регистра 1 сдвига, после чего триггер 5 устанавливается в 11 11при этом на выходе 1 5 появляется сигнал ."Пуск" , означающий начало . формирования Функций , Далее происходит запись младших разрядов кода о 6 в старшие разряды вычитающе го счетчика. 3 по импульсу , формируемому на выходе блока 1 4 формирования пачек импульсов . Элемент ИЛИ-НЕ 8 запрещает прохождение импульсов н а тактовый вход регистра 2 сдвига , а элемент И 7 разрешает прохождение импульсов на тактовый вход вычитающего счетчика.3, С каждым ,следующим импульсом содержимое вычитающего. счетчика 3 уменьшается: на "1", и по его обнулению элемент ИЛИ 10 сформирует сигнал, разрешающий прохождение тактовых импульсов на вход сумматора 12 по модуло два . (на выходе которого формируются функции Хаара) и тактовый вход реверсивного счетчика 4 (на выходе которого Формируются функции Шауде. ра). Код с выхода реверсивного счетчика 4 поступает на блок 13 сравнения, который при совпадении кодов на своих входах вырабатывает сигнал, устанавливающий триггер 6 в "0". При "0" на первом входе сумматора 12 по модулю два на выходе 17 формируются отрицательные значения функций Хаара ("0" соответствует значению функции "-1" при состоянии выхода 16 . - "О") в соответствии с табл. 2.Низкий уровень на управляющем входе реверсивного счетчика 4 означает, что содержимое счетчика с каж 66091 дым последующим тактовым импульсомуменьшается на "1" и по достижении.нулевого кода на выходе переносареверсивного счетчика 4 появится5 "1", которая, поступая через элемент ИЛИ 11 на выход 16, означаетконец Формирования функций. Втабл. 1 (фиг. 3) приведена последовательность Формирования по тактам10 функции.Н Б (код 110) и функцииН, Б (код 001) для И = 8,При формировании функций Н,Яединица в коде 6 не будет обнаружена. В этом случае на втором вы 15 ходе блока 14 формирования пачекимпульсов по и-му такту (и = 1 ор 1 И)вырабатывается импульс, по которо-.му происходит запись нулевого кодав вычитающий счетчик 3 и установка20 триггера 5 в "1", далее процессформирования функции происходит .согласно описанному вьппе алгоритму, сигнал, переноса на выходе реверсивного счетчика 4 при этом по-25 является по достижении кода в реверсивном счетчике 4, равного " 111".Таким образом, значения всехэлементов матриц Хаара и Шаудераразмерности ИфИ будут сформированыЗ 0 за (и+5)И/И/2 тактов, в товремя как в.известном устройствеза (и+1)И Тактов (и = 1 оя И),т,е. быстродействие устройства увеличилось более, чем.в 2 п раз. Так,35 например, для И = 64 выигрьп вбыстродействии составляет 12 раз.Таблица 2- Выход Выход Значение ВыходРначе 10 16 17 18 ие 0 Безраз- О лично.1 Безраз- лично Содержимое счетчика 4 0 0 Содержимое счетчика 41166091 воР Составитель А. БаранРедактор Г. Волкова Техред А.Бабинец рохм Ти ПИ Государственно делам изобретен Москва, Ж, Ра 415 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект Заказ 4310/4ВНИИпо113035,ж 710 комитета СС и открытийскан наб , д Корректор Подписное