Цифровой синтезатор функций

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.10.76 (21) 2411292/18-24 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 20.01.78

«»590730

Союз Советских

Социалистических, Реслублик (51) Ч.Кл G 06 F 7, 38

G06F 1,02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. К. Островский, В. А. Фильштинский, И. П. Барбаш, Б, В. Воробьев и Б. И. Бакум (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ СИНТЕЗАТОР ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к радиотехнике, автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении генераторов функций, имитаторов диаграмм направленности антенн, моделей импульсных систем для дискретного представления возмущений или управляющих воздействий, а также устройств для возведения чисел в степень и и извлечения корня степени и.

Известен генератор функций (1), недостатками которого являются низкое быстродействие и низкая точность воспроизведения функций.

Известно также наиболее близкое по технической сущности к изобретению устройство для решения разностных уравнений (2), содержащее и регистров, блок умножения и сумматор, причем выход сумматора соединен с входом первого регистра, группа выходов которого последовательно через (n — 2) регистра подключена к группе входов и-регистра, выходы всех и регистров соединены с соответствующими и входами блока умножения.

К недостаткам такого устройства следует отнести низкую точность и невысокое быстродействие.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия устройства.

Это достигается введением в устройство генератора образцовой частоты, блока управления, счетчика аргумента и триггера знака.

Выход генератора образцовой частоты соединен с входом блока управления, первый выход которого подключен к управляющим входам всех и регистров, второй выход блока управления — с управляющим входом блока умножения, выходом связанного с нулевым

10 входом триггера знака, единичный вход которого соединен с третьим выходом блока управления. Четвертый выход блока управления подключен к первому входу сумматора, второй и третий входы которого соединены

15 соответственно с единичным и нулевым выходами триггера знака, а пятый выход блока управления — к входу счетчика аргумента.

На чертеже представлена схема предлагаемого синтезатора.

Синтезатор состоит из следующих узлов: и регистров 11 — 1„, блока 2 умножения, триггера 8 знака, сумматора 4, генератора 5 образцовой частоты, блока б управления и счетчика 7 аргумента.

25 Регистры,11 — 1„памяти соединены последовательно и вместе с сумматором 4 образуют замкнутую систему. Выходы регистров подключены к блоку 2 умножения, выход которого соединен с триггером 3 знака. Сумма30 тор 4 своими счетными входа ми подключен к

590730

Четвертый импульс сбрасывает блок 2 в нуль, подготавливая его к записи второго коэффициента, равного 4, и значения полинома в точке — 3. Шестым импульсом произведение 4 f(— 3), подается в сумматор 4, а седьмым блок 2 умножения возвращается в нулевое состояние.

С восьмым импульсом в блок умножения поступают третий коэффициент и значение полинома f(— 2), а с девятым их произведение вычитается из числа, находящегося в сумматоре. С помощью одиннадцатого и двенадцатого импульсов процесс получения значения полинома /(О) заканчивается, т. е.

20 с начальными условиями

65 триггеру 8. Генератор 5 образцовой частоты через блок б управления соединен с блоком

2 и счетчиком 7 аргумента. Блок 6 подключен к управляющим входам регистров 1> — 1, и реверсивного сумматора 4.

Устройство работает следующим образом.

В исходном лоложении регистры 11 — 1„ памяти, сумматор 4, счетчик 7 аргумента и блок

2 у множени я находятся в нулевых состояниях, а триггер 8 знака устанавливает сумматор 4 на сложение. С помощью счетчика 7 аргумента устанавливают диапазон изменения аргумента. Расчетные значения полинома для первых точек и правой части вводят в блок б управления, а коэффициенты, совпадающие с биноминальными коэффициентами и равные

1, 4, о, 4 в соответствии с порядком их записи в уравнении, записывают во входную часть блока 2.

Рассмотрим частный случай синтезирования полинома четвертой степени

q,(t) = А„1" + А.,Р + А,Р + А,t — A„ который является решением Ltf) =2464А4, где

1. (f1 = f(t + 4) — 4f (1 + 3) - - 6f (t + 2) — 4f (1 +

+1)+/(1), f (— 4) = 256А — 64А з + 16А. .— 4А, + Аю

f(— 3) = :81А 4 — 27А., + 9А — ЗА, + A()

f (— 2) = 16A„— 8А, + 4А, — 2А + А о, f (— 1) = А4 — Ац+ А — А, + Ао.

Здесь и далее будем полагать h=l для простоты записи.

В данном примере значения функции найдены в точках — 4, — 3, — 2, —.1, предшествующих заданной, с тем, чтобы искомые значения полинома начинались с f(0), хотя такое ограничение не является существенным моментом и можно было бы показать, что начало отсчета аргумента не имеет решающего влияния.

С первым импульсом генератора 5 образцовой частоты все числовые значения переписываются в соответствующие счетные устройства, а триггер 8 знака опрокидывается, устанавливая сумматор 4 на вычитание. В дальнейшем триггер 3 с каждым управляющим импульсом изменяет режим работы сумматора таким образом, что знаки произведений находятся в соответствии с исходным выражением. Второй импульс вводит первый коэффициент, равный 1, и значение функции ,." (— 4) в блок 2. Полученный результат после третьего импульса вычитают из числа В, находящегося в сумматоре 4.

f (О) = Ь вЂ” f (— 4) + 4f (— 3) — 6f (— 2) +

+ 4f (— 1) = 24А, — 256А, + 64А, — 16А, - + 4А, — А о + 324А4 — 108А ., + 36А, — 12Л, ++ 4А о — 96А, + 48А, — 24А, + 12А, — 6А, +

+ 4А 4 4Аз + 4А, — 4А, + 4А, = Аю.

Следующие импульсы с номерами 13 по 23 способствуют последовательному вытеснению чисел из регистра в регистр и подготовке синтезатора к получению второго значения функции f (1) . Если синтезируется пол ином более низкого порядка, чем рассматриваемый, то из регистров переписывают нули. Этим обстоятельством объясняется тот факт, что для различных функций получают одинаковую точность их воспроизведения при равном быстродействии.

В дальнейшем работа синтезатора циклически повторяется, По сравнению с известными устройствами для генерирования функциональных зависимостей предложенное устройство имеет более широкие функциональные возможности не только по классу генерируемых функций, но и по применению его для решения различных задач.

Так как при синтезировании функции нет многоконтурного прохождения сигналов, нет многократного преобразования аналог †цифра и обратно и, наконец, нет последовательного понижения порядка моделируемого уравнения, то быстродействие предлагаемого устройства существенно выше, чем у аналогичных устройств. Инфранизкая частотная область простирается до 10 — 10 Ч g, à ооласть средних частот, при которых работают регистры памяти, сумматор, перемножитель и счетчик аргумента, ограничивается только быстродействием младших разрядов счетных узлов и составляет 10 — 7 — 10 — 8 с.

Формула изобретения

Цифровой синтезатор функций, содержащий и регистров, блок умножения и сумматор, причем выход сумматора соединен с входом первого регистра, группа выходов которого последовательно через (n — 2) регистра

590730

Составитель В. Тарасов

Техред А. Камышникова

Корректор И. Симкина

Редактор И. Грузова

Заказ 1011/2062 Изд. № 209 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» подключена к группе входов п-регистра, выходы всех и регистров соединены с соответствующими и входами блока умножения, отлич ающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены генератор образцовой частоты, блок управления, счетчик аргумента и триггер знака, причем выход генератора образцовой частоты соединен с входом блока управления, первый выход которого подключен к управляющим входам всех и регистров, второй выход блока управления соединен с управляющим входом блока умножения, выход которого подключен к нулевому входу триггера знака, единичный вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к первому входу сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно с еди5 яичным и нулевым выходами триггера знака, а пятый выход блока управления подключен ко входу счетчика аргумента.

Источники информации, принятые во вни10 мание при экспертизе:

1. Патент Великобритании № .1 376961, кл. G 06 G 7/28, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 219914, G 06 F 7/38, 1969.