Методы и средства проектирования кодо-импульсных устройств с использованием операторов логической свертки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Сивков, Степан Игоревич

• Сивков, Степан Игоревич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Сивков, Степан Игоревич

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

1. УНИТАРНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, СИГНАЛЫ, ПРОЦЕДУРЫ И УСТРОЙСТВА НА ИХ ОСНОВЕ

1.1 Свойства унитарных величин

1.1.1 Общие сведения

1.1.2 Классификация сигналов по видам обработки

1.1.3 Унитарный сигнал

1.1.4 Унитарные процедуры

1.1.5 Классификация унитарных сигналов

1.2 Принципы построения унитарных импульсных модуляторов

1.2.1 Временная и частотно-импульсная модуляция

1.2.2 Дифференциальная кодо-импульсная модуляция (ДКИМ)

1.3 Арифметические устройства на основе унитарных процедур

1.3.1 Преобразователи кодов на основе унитарных процедур

1.3.2 Шифратор унитарного фазо-импульсного кода

1.3.3 Преобразователи на регистрах сдвига

1.3.4 Динамические кодирующие устройства

1.4 Выводы

2. ЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИНХРОННЫХ УСТРОЙСТВ

44

2.1. Синхронный импульсный Р2гсигнал

2.1.1 Основные определения

2.1.2 Логические операции с Р2-рядами

2.1.3 Виды синхронной логической свертки

2.2 Элементарные синхронные логические свёртки

2.2.1 Синхронная дизъюнктивная свертка

2.2.2 Синхронная конъюнктивная свертка

2.2.3 Синхронная конъюнктивная свертка с инверсией задержанной входной переменной

2.2.4 Синхронная конъюнктивная свертка с инверсной входной переменной

2.2.5 Синхронная свертка по модулю два

2.3 Управляемый модуль операторами логической свертки

2.4 Выводы

66

ГЛАВА 3. КОНВЕЙЕРЕНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ.

УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ СИНХРОННЫХ ПРОЦЕДУР

3.1. Конвейерная обработка сигналов

3.1.1 Конвейер на ОЛС

3.1.2 Процедуры дискриминации и демодуляции

3.1.3 Модуляторы на конвейерных процедурах свертки

3.1.4 Конвейерный идентификатор

3.2. Разветвленные (полифазные) структуры конвейерной обработки сигналов

3.3. Идентификаторы на перекрестной свертке

Логическая идентификация - преобразовательная процедура, включающая

операции демультиплексирования и логической свертки

3.4. Преобразование РТгрядов

3.5. Сети конвейерной обработки сигналов

3.5.1 Трансформация логических элементов в ЛБ-триггерах

3.5.2 Управляемый конвейерный генератор

3.6. Выводы

4. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СИНХРОННЫХ

ПРОЦЕДУР СВЕРТКИ

4.1 Ультразвуковой голографический идентификатор

4.1.1 Матричный излучатель

4.1.2 Приемник — компаратор

4.1.3 Унитарное запоминающее устройство

4.1.4 Система обработки измерений

4.1.5 Математический расчет акустики устройства

4.2 Система управления вентильным двигателем на ОЛС

4.2.1 Описание вентильного двигателя постоянного тока ЭКБ-250

4.2.2 Датчики положения ротора

4.2.3 Система коммутации катушек

4.2.4 Проведение эксперимента

4.2.5 Описание результатов испытаний

4.2.6 Выводы и рекомендации

4.3 Устройство управления шаговым двигателем на основе конвейерной обработки сигналов формируемых ОЛС

4.3.1 Система управления шаговым двигателем

4.3.2 Выводы

5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ НА ОПЕРАТОРАХ ЛОГИЧЕСКОЙ СВЕРТКИ СИГНАЛА С АНАЛОГАМИ

5.1 Сравнительный анализ способов реализаций широтно-импульсной

131

фазоимпульсной

идентификатора

модуляции

5.2 Сравнительный анализ способов реализации модуляции

5.3 Сравнительный анализ способов реализации последовательного сигнала

5.4 Выводы

138

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

139

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

144

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и средства проектирования кодо-импульсных устройств с использованием операторов логической свертки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность диссертации

Диссертация посвящена разработке и исследованию средств анализа и синтеза синхронных время-импульсных элементов, созданию на их основе устройств и систем обработки информации.

В настоящее время получили широкое распространение цифровые методы [1~6] обработки информации. Для построения цифровых систем контроля, измерения и управления создан мощный арсенал технических и программных средств цифровой обработки сигналов (ЦОС) [7]. Однако сложилась ситуация, когда производство средств ЦОС опережает их внедрение. Это объясняется тем, что в настоящее время в первичных информационных цепях главенствуют средства аналоговой обработки сигналов (АОС). В АОС применяются методы преобразования неэлектрических величин в электрические с помощью электронных схем, в которых эти сигналы трансформируются в форму, пригодную для передачи, обработки, представления и регистрации информации. Носителем информации преимущественно является ток или напряжение. Такие системы неэкономичны и неэффективны [8]. При передаче информации токовым сигналом происходит рассеивание энергии и, кроме того, многие датчики и показывающие и регистрирующие приборы сами являются потребителями энергии [9].

С внедрением ЦОС устройства все более усложняются. А так как программы являются основной компонентой информационного преобразования, то процессы преобразования замедляются и не позволяют реализовать физическое быстродействие электронных компонентов. Кроме того, применение для согласования с цифровыми устройствами дополнительных АЦП также не является эффективным, т.к. увеличивает стоимость, расход энергии и время преобразования.

В то же время задачи информационной обработки сигналов (ИОС) являются насущно необходимыми и актуальными. У специалистов сохраняется устойчивый интерес к этим проблемам, интенсивно ведется поиск новых технических решений и алгоритмов.

Альтернативой ЦОС является применение логической обработки сигналов (ЛОС) на основе программируемой логики, где программирование используется только на стадии проектирования. При использовании программируемой логики в основу технологии программирования закладываются логические принципы анализа и синтеза дискретной обработки сигналов, при этом сигналы должны быть квантованы и дискретизированы. Для применения логических методов сигналы с амплитудным признаком должны быть преобразованы в сигналы с временным или частотным признаком. К настоящему времени достигнуты определённые успехи использования теории конечных автоматов в программировании, - так называемое синхронное или автоматное программирование. Для описания информационных процессов используют формальный язык конечных автоматов.

Применение логической обработки сигналов на основе синхронного импульсного сигнала (СИС) и программируемой логики позволяет реализовать различные структуры по единым технологиям на однотипных синхронных элементах, обойтись более простыми средствами и ускорить обработку сигналов.

Устройства аналого-дискретной (АДОС), дискретной (ДОС) и дискретно-аналоговой обработки сигналов (ДАОС) образуют целый класс преобразователей - ДОС. Они легко согласуются с устройствами ЦОС [9].

Одним из перспективных направлений исследований является разработка научных основ преобразования, анализа и синтеза средств дискретной логической обработки сигналов (ЛОС) на основе синхронных импульсных процедур [10, 11].

Идея применения синхронных унитарных сигналов - некодируемых последовательностей импульсов [8] - для построения информационных систем широко обсуждалась в 60-х годах. С большими надеждами на успех были предприняты попытки создания устройств обработки сигналов на основе дискретно-аналогового метода [12]. Особые надежды на унитарные процедуры возлагались в 70-е годы в связи с попытками применить их в так называемых многоустойчивых элементах. Однако отсутствие соответствующей элементной базы явилось препятствием широкому распространению этих идей и сложилось мнение о не перспективности этого направления развития синхронных импульсных элементов.

Над изучением проблемы цифрового преобразования сигналов на основе синхронного импульсного сигнала активно занимались такие ученые как: Поспелов Д.А., Грейнер Г.Р., Ильяшенко В.П., Май В.П., Первушин H.H., Токмаков Л.И. J. Smith, С. Roth и др. В работах рассматриваются графические способы представления двоичных переменных как функций времени. Вводится описание таких операторов, как: «задержка», «первый раз», «второй раз», «приход», «состояние», «пока» и др., которые приближенно напоминают функции представляемые операторами логической свертки сигнала. Приводится синтез управляющих логических устройств с применением операторов алгебры состояний. Элементы задержки асинхронные, реализуются на RC-цепочках. Приводятся примеры построения систем управления на логических элементах с задержками. Описываются схемы, которые выполняют функции операторов логической свертки: удлинение, операцию компрессии и выделение фронта входного PZ-сигнала. Приводится описание этих функций в РБФ-2.

Основной причиной ослабления научного интереса к импульсным процедурам было то, что электронные элементы 60-х годов еще не позволяли обеспечить полной синхронности, а к тому времени, когда начался серийный выпуск настоящих D-триггеров, обеспечивающих

7

решение этой задачи, уже резко снизился интерес к таким преобразователям. Победу одержала интегральная технология производства на основе двоичных цифровых устройств. Она и доминируют в современной схемотехнике.

За прошедшие десятилетия теория и практика аналого-дискретной обработки сигналов, благодаря усилиям многих авторов, прошли успешный путь развития. Многочисленные публикации о применении СИС свидетельствуют, что научный интерес к этому вопросу не ослабевает [13 -17]. В настоящее время в отечественной литературе в основном рассматривается применение импульсного сигнала во вторичных (промежуточных) преобразователях. Разновидностью СИС является дельта модулированный (ДМ) и сигма-дельта модулированный (СДМ) сигналы [3132].

Логические схемы с синхронными элементами задержки, роль которых выполняет Б-триггер позволяют, выполнить практически все преобразования импульсного сигнала: формирование, модуляцию и демодуляцию, идентификацию и многое другое. Логическая свертка это характеристическая логическая функция, определяющая соотношения между значениями входных и задержанных выходных последовательностей, задаваемых в виде многочленов. Эти действия названы процедурами логической свертки, а устройства операторами логической свертки.

Сверточные процедуры сравнительно просто преобразуются из одной формы в другую. Необходимо выделить устройства на основе СИС в самостоятельный класс, так как синхронная импульсная процедура является достаточной для выполнения многих видов преобразований.

Разработка методов технической реализации устройств в заданном классе функционально полных наборов элементов, создание минимального набора конструктивных модулей для реализаций систем сбора, обработки и передачи информации позволяет оптимизировать, ускорить и упростить

процесс проектирования элементов, устройств и систем на основе синхронной логической свертки, получить высокую эффективность обработки информации.

Цель диссертационной работы заключается в создании методологии анализа и синтеза импульсных устройств методами логической обработки задержанных и незадержанных Р2-сигналов. Эти действия названы процедурами логической свертки, а устройства операторами логической свертки. Предлагаемый подход позволяет оптимизировать, ускорить и упростить процесс проектирования элементов, устройств и систем управления и обработки информации.

Поставленная цель диссертации достигается решением задач:

- разработкой логических методов анализа и синтеза синхронных импульсных процедур;

- созданием функционально полного набора операторных элементов выполняющих основные преобразовательные функции;

- разработкой универсального программируемого модуля логической свертки реализуемого на ПЛИС;

- синтезом схем и созданием на их основе многофункциональных устройств основанных на операторах логической свертки.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

- способы представления синхронных сигналов в виде Р2-рядов;

- комплекс операторов логической свертки для построения устройств на основе синхронного Р2-сигнала;

- методы анализа и синтеза устройств на операторах логической свертки;

- универсальный программируемый модуль логической свертки;

- технология применения однотипных синхронизируемых элементов для упрощения проектирования систем управления и обработки информации.

Область исследования соответствует паспорту специальности ВАК 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления по научным направлениям:

1. Разработка научных основ создания и исследования общих свойств и принципов функционирования элементов, схем и устройств вычислительной техники и систем управления.

2. Теоретический анализ и экспериментальное исследование функционирования элементов и устройств вычислительной техники и систем управления в нормальных и специальных условиях с целью улучшения технико-экономических и эксплуатационных характеристик.

3. Разработка принципиально новых методов анализа и синтеза элементов и устройств вычислительной техники и систем управления с целью улучшения их технических характеристик.

Научная новизна диссертации:

- разработан функционально полный набор операторов логической свертки, позволяющий синтезировать устройства по временным диаграммам;

- создан универсальный программируемый модуль, который позволяет реализовать функционально полный набор операторов логической свертки с динамическим управлением;

- проведена классификация синхронизируемых логических устройств по виду выполняемых функций, позволяющей выделить устройства работающие с Р2-сигналом в отдельный класс;

- реализован конвейерный способ обработки синхронного Р2-сигнала на универсальном программируемом модуле операторов логической свертки, позволяющий динамически задавать вид преобразования сигнала.

Практическая значимость разработанных положений заключается в том, что на их основе:

- разработаны модели операторов логической свертки сигнала на языке Уепк^НБЬ, позволяющие упростить процесс разработки вычислительной техники и систем управления;

- разработаны практические схемы синхронизируемых элементов с задержками:

- модуляторы и демодуляторы синхронных сигналов;

- частотные дискриминаторы, определяющие соответствие частоты заданному значению;

- фазовые конверторы, выделяющие Р2-сигналы, соответствующие разности сравниваемых величин;

- фазовые дискриминаторы для идентификации опережения или отставания фазы;

- дискриминаторы для идентификации сигналов по длине последовательностей низкого и высокого уровня синхронного сигнала;

На основе разработанных элементов пополнены библиотеки САПР для проектирования ПЛИС, что позволяет упростить процесс разработки систем управления и обработки информации.

- проведено компьютерное и физическое моделирование синтезированных устройств.

Внедрение результатов

С использованием результатов исследования в условиях ОАО «Тизол»

осуществлено внедрение блока управления шаговым двигателем,

построенного на операторах логической свертки сигнала, который был

установлен в маятнике раскладчика ковра производственной линии

теплоизоляционных изделий. Предлагаемое техническое решение повысило

качество регулирования системы управления и качество продукции,

уменьшило ремонтно-эксплуатационные затраты путем отказа от дорогостоящего оборудования фирмы Control Techniques.

Разработанные фазоимпульсные модуляторы, построенные по принципу конвейерной обработки сигналов на универсальном программируемом модуле, внедрены в лабораторный практикум «Преобразовательная техника» кафедры Технических систем контроля и управления ТИ НИЯУ МИФИ.

Апробация работы

Отдельные положения исследования апробированы в публичных выступлениях и докладах на международных, региональных и отраслевых научно-практических конференциях:

- Третья региональная научно-практическая конференция учащихся, студентов и молодых ученых «Молодежь и наука - 2010», г.Лесной.

- Четвертая региональная научно-практическая конференция учащихся, студентов и молодых ученых «Молодежь и наука - 2011», г.Лесной.

- XI научно-практическая конференция «Дни науки - 2011», г.Озерск.

- Пятая региональная научно-практическая конференция учащихся, студентов и молодых ученых «Молодежь и наука - 2012», г.Лесной.

- XV Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «Молодежь и наука», г.Москва.

- Научная сессия СФТИ НИЯУ МИФИ 2012, г. Снежинск.

- XII научно-практическая конференция «Дни науки - 2012», г.Озерск.

- XVI Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «Молодежь и наука», г.Москва.

- VII международная научно-техническая конференция «Автоматизация и прогрессивные технологии в атомной отрасли» (АПТ-2012), г.Новоуральск.

- Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2013, г.Москва.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 5 публикаций в изданиях, включенных в список ВАК.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе и списка литературы. Объем работы составляет 152 страницы. Текст исследования иллюстрирован 64 рисунками, 27 таблицами. Библиографический список включает в себя 105 наименований.

Содержание диссертации

Во введении сформулирована актуальность темы диссертационной работы, ее цель, научная новизна и практическая ценность исследований, а также приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертационной работы изложены:

- методология получения унитарных сигналов;

- выделены определяющие характеристики унитарных сигналов как отдельного класса сигналов;

- дана общая характеристика применения синхронных сигналов;

- проведен обзор и систематизация устройств на основе унитарного сигнала;

рассмотрены принципы построения времяимпульсных и фазоимпульсных элементов;

- предложена классификация устройств обработки СУС на основе изученных материалов.

Вторая глава посвящена анализу и синтезу синхронных импульсных устройств. В ней поставлена цель - создать формальную методику анализа и синтеза синхронных импульсных устройств. Аппаратом анализа и синтеза является алгебра логики многочленов, позволяющая совместить логику и временной анализ.

В более узком смысле задача сводится к анализу устройств с синхронными элементами задержки, соединенных последовательно в регистр сдвига, который рассматривается как единый элемент задержки с отводами. Для анализа и синтеза устройств на основе СУС введено новое

понятие логической свертки, сформулированы основные тождества алгебры логики во временной области.

В третьей главе рассматриваются принципы построения конвейерных схем обработки СУ С. Рассматривается принцип построения различных модуляторов на ОЛС. Особое внимание уделяется идентификаторам, конверторам и преобразователям РЪ рядов.

В четвертой главе рассмотрена реализация устройств, работа которых основана на операторах логической свертки сигнала. Разработана и промоделирована система управления вентильным двигателем серии ВС-32. Применение системы управления позволило повысить максимальный КПД двигателя на 10 процентов, реализовать систему управления на ПЛИС типа

с риз.

Разработана система управления шаговым двигателем ШД-5Д-У МЗ на операторах логической свертки. Система управления реализована на ПЛИС и внедрена в деятельность предприятия ОАО «Тизол».

Рассматриваются принципы построения ультразвуковой голографии на операторах свертки. Приводятся схемотехнические решения с результатами моделирования.

В пятой главе приводится сравнительный анализ разработанных устройств с их аналогами, реализованными при помощи средств на микроконтроллерах и ПЛИС при помощи языка VerilogHDL.

В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертационного исследования.

1. УНИТАРНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, СИГНАЛЫ, ПРОЦЕДУРЫ И УСТРОЙСТВА НА ИХ ОСНОВЕ 1.1 Свойства унитарных величин

Цель главы - провести анализ применения унитарного сигнала, сформировать класс унитарных сигналов и определить круг вопросов для создания теории унитарной обработки информации.

Теория сигналов, методы и техника обработки информации составляют основу многих видов человеческой деятельности. Вопросы обработки информации достаточно подробно изучены, но исследования в этой области продолжаются, открываются новые свойства сигналов, находятся новые принципы их обработки. Примером тому является унитарный сигнал, который является универсальным средством для преобразования, обработки, передачи и представления любой информации. 1.1.1 Общие сведения

Информация - это отражение физического пространства техническими средствами путём преобразования разнородных физических величин в сигналы для измерения (получения числового эквивалента, выраженного в единицах меры), обработки и выработки управляющего воздействия на физические величины, чтобы сделать физический процесс управляемым. Для оценки качественных и количественных характеристик информации введены понятия величины и ее носителя - сигнала. Чтобы не допустить двойственности толкований из-за неоднозначности определений, необходимо, прежде всего, сформулировать понятия величины и сигнала, которые являются основополагающими сущностями информации.

Сигнал - носитель информации, представленный в материально-энергетической форме. Основополагающая сущность понятия сигнал содержит два компонента: носитель информации и модуляционный (сигнальный) параметр носителя, который является аналогом физической величины и несет сведения о параметрах физической информации.

Информационные величины бывают следующих видов: непрерывная, квантованная, дискретизированная и их сочетания.

1.1.2 Классификация сигналов по видам обработки

Диссертация посвящена вопросам обработки сигналов, которая рассматривается в двух аспектах - качественном и информационном. Качественная обработка сигналов (КОС): усиление, масштабирование, линеаризация, унификация, изменение вида носителя, фильтрация. Качественная обработка чаще всего носит вспомогательный характер. К ней отнесено все то, что связано с приданием сигналу определенных свойств, обеспечивающих согласование, помехоустойчивость, т.е. преобразование в форму, необходимую для информационной обработки сигналов (ИОС) -измерения, демодуляции, идентификации, селекции [34].

В соответствии с принятой классификацией информационных величин в процессе обработки информации можно оперировать с понятиями непрерывной, квантованной, дискретизированной и одновременно квантованной и дискретизированной величинами. Все перечисленные виды величин являются аналоговыми, так как представляют соответствие физическим величинам. Дискретизированные и одновременно

квантованные величины называют дискретными аналоговыми величинами. Соответствующие им сигналы, у которых информация представляется количеством единичных информационных признаков, выражающих значение величины в единицах измерения (мерах), также будут дискретными.

Дискретные сигналы, если их подвергнуть кодированию, станут цифровыми. Таким образом, цифровым будет сигнал, в котором информация представляется комбинациями символов, выражающими дискретную количественную меру числовым эквивалентом. По форме представления величин выделяют три вида преобразования: аналоговое (А), дискретное (Д), цифровое (Ц).

Аналоговое (непрерывное) преобразование сигнала осуществляется схемой (четырехполюсником) с непрерывной передаточной функцией.

Дискретное преобразование сигнала осуществляется схемой с дискретной передаточной характеристикой.

Цифровое преобразование сигнала осуществляется схемой, выполняющей математические операции. Возможные виды преобразований приведены в табл. 1.1

Таблица 1.1. Виды преобразований

Тип величины Вид преобразования

А Д ц

А ААП АДП АЦП

Д ДАП ДДП ДЦП

Ц ЦАП : ЦДЛ ЦЦП

Можно осуществить сочетания преобразований, представленных в табл.

1.1:

- аналого-аналоговое преобразование (ААП): нормализация (масштабирование, сдвиг, компенсация);

- аналого-дискретное преобразование (АДП):

операция сравнения, квантование, дискретизация (модуляция);

- аналого-цифровое преобразование (АЦП):

параллельного действия, последовательного линейного действия, взвешивающего уравновешивания, по принципам ПП, КП (следящие) и ДП; -дискретно-аналоговое преобразование (ДАП): демодуляция, дискретное и непрерывное интегрирование; -дискретно-дискретное преобразование (ДДП): кодирование и декодирование, преобразование кодов; -дискретно-цифровое преобразование (ДЦП): последовательный счет, кодирование;

-цифро-аналоговое преобразование (ЦАП):

параллельное суммирование разрядов с учетом весовых коэффициентов, последовательное поразрядное интегрирование; -цифро-дискретное преобразование (ЦДП): обработка частоты и дискретного времени; -цифро-цифровое преобразование (ЦЦП):

-арифметические действия, обработка (фильтрация, дискриминация, конвертирование, идентификация), перекодирование, изменение пространственно-временных соотношений.

Все эти виды преобразований широко используются на практике и подробно описаны в литературе.

В выделенных цветом в табл. 1.1 видах преобразования используются унитарные процедуры, которые не имеют описания в виде законченной системы. Поэтому углубление знаний, получение новых сведений о качественных характеристиках и функциональных возможностях преобразователей АДП, ДАП, ДДП, ДЦП, ЦДП имеют научную и практическую значимость, в них скрыты новые неизвестные возможности. 1.1.3 Унитарный сигнал

Синхронные унитарные сигналы (СУС), являющиеся объектом исследования данной работы, входят в группу дискретных сигналов, поэтому при определении классификационных признаков СУС исходной базой являются свойства сигналов дискретной группы.

На практике приходится иметь дело с разнообразными сигналами, характеризующимися информационными признаками,

помехоустойчивостью, эффективностью. Многие сигналы достаточно подробно исследованы и описаны, но унитарные сигналы (как их называют, счетно-импульсные сигналы), с их способами и средствами преобразования, принципами модуляции недостаточно исследованы [34].

Каждый сигнал имеет свои возможности и недостатки, и вряд ли можно найти универсальный сигнал для всех случаев. Доминирующее положение в технике занял двоичный сигнал. Он главенствует в информационном пространстве, хотя его использование в первичных преобразователях информации для связи источников информации с аппаратурой передачи данных (АПД) не всегда экономически и технически оправдано. Для информационных систем нижнего уровня необходим простой язык взаимодействия объектов с информационными средами. В качестве такого средства может применяться унитарный сигнал.

Наиболее общим критерием классификации аналоговых сигналов являются модуляционные параметры (признаки сигналов): амплитуда, частота, фаза, время. Комбинационные сигналы, к которым относится и цифровой сигнал, группируются по принципам комбинирования. Значения комбинационных сигналов записываются в виде таблиц, цифрами, буквами или другими условными знаками. Существуют также различные формы графического и геометрического представления систем кодирования.

Синхронный унитарный сигнал относится к двухуровневым бинарным сигналам. Информационным параметром является синхронная

последовательность единичных признаков между двумя разделительными стробами.

Унитарным принято называть сигнал, в котором информационная величина представляется количеством ТЧХ единичных символов: импульсов, интервалов времени. Унитарный сигнал [45,46], это простое соответствие количества событий количеству единичных символов. Частным случаем унитарного сигнала является некодированная [28] последовательность импульсов. Унитарный сигнал относится к группе аналого-дискретных преобразователей (АДП), так как модуляционным параметром является количество единичных признаков.

Иногда унитарный сигнал называют ТЧ-битным кодом [9], и это вносит определённую путаницу в терминологию, так как N обозначает количество событий (состояний) физической величины. Необходимая длина унитарного сигнала определяется выражением:

Ка=А/ДА,

где А - физическая величина, ДА - ступень квантования, Ид - длина унитарного сигнала (количество ступеней квантования в значении А).

Унитарный сигнал задается количеством одинаковых признаков, допустим, «О» или «1». Например, последовательность 11111=5 назовем Р-ряд, а последовательность 00000-5, 2-ряд. Тогда можно считать, что модуляционным параметром ряда будет его длина, где и Иг -количество элементов в ряду.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сивков, Степан Игоревич, 2013 год

Список литературы

1. Куприянов, М.С. Цифровая обработка сигналов. Процессоры, алгоритмы, средства проектирования /М.С. Куприянов, Б. Д. Матюшкин// М.: Политехника, 1998.-592 с.

2. Голд, Б. Цифровая обработка сигналов / Б. Голд, Ч. Рэйдер // Пер. с англ., под ред. A.M. Трахтмана.- М.: Советское радио, 1973.- 368 с.

3. Гольденберг, JI.M. Цифровая обработка сигналов /Л. М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк// Справочник М.: Радио и связь, 1985. - 312 с.

4. Гольденберг, Л.М. Цифровые фильтры в электросвязи и радиотехнике /Л.М. Гольденберг, A.B. Брунченко, Ю. Т. Бутыльский// Под ред. Л.М. Гольденберга. - М.: Радио и связь, 1982. - 224 с.

5. Галиев, А.Л. Цифровой генератор высших гармоник для систем ослабления акустической паразитной обратной связи /А.Л. Галиев, В.М. Сапельников // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2000.№ 6.- С.87-88.

6. Каппелини, В Цифровые фильтры и их применение /В. Каппелини, А. Дж. Константинидис, П. Эмилиани// Перевод с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1983 - 360 с.

7. Цифровая обработка сигналов и её применение. Доклады-1, Доклады-2, Москва, 27 февраля-1 марта 2002 г.: 4-я Междунар. конф. Москва, 2002.-С. 1-480.

8. Джонс, М.Х. Электроника - практический курс /М.Х. Джонс// Пер. с англ.-М.: Постмаркет, 1999.- 528 с.

9. Цикин, И.А. Дискретно-аналоговая обработка сигналов /И.А. Цикин// М.: Радио и связь, 1982. - 160 с.

Ю.Клаассен, К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике /К.Б. Клаассен// Пер. с англ.- М.: Постмаркет, 2000,- 352 с.

П.Ляховкин, A.A. Системы фазовой автоподстройки частоты /A.A. Ляховкин, В.В. Шагильдян// М.: Связь, 1972.-448 с.

12.Некоторые вопросы теории кодирования: Сборник переводов под ред. Э.Л.Блоха, М.С. Пинскера.-М.: Мир, 1970. - 276 с.

13.Алексенко, А.Г. Микросхемотехника /А.Г. Алексеенко, H.H. Шагурин// 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1990. - 496 с.

14. Армстронг, Дж.Р. Моделирование цифровых систем на языке VHDL /Дж. Р. Армстронг// Пер. с англ. - М.: Мир, 1992,- С. 46-47.

15.Аршинов, М.Н. Садовский Л.Е. Коды и математика /М.Н. Аршинов, Л.Е. Садовский// М.: Наука, 1983. - 144 с.

16.Крошьер, P.E. Интерполяция и децимация цифровых сигналов /P.E. Коршьер, Л.Р. Рабинер// Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике .- 1981.- Т.69.- №3.- С.14 - 49.

17.Джайн, А.К. Сжатие видеоинформации /А.К. Джайн// Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике .- 1981.- Т.69.- №3,-С.71-117.

18. Аналоговые интегральные схемы: элементы, схемы, системы и применения. Под ред. Д. Коннели. Пер. с англ. Б.Н. Бронина, В.Г. Микуцкого.- М.: Мир, 1977.- 440 с.

19.Анохин, В. Matlab для DSP /В. Анохин, А. Ланнэ // Часть 1. Моделирование аналого-цифрового преобразования. - ChipNews.-2000.-№2,- С. 3-7.

20.Браммер, Ю.А. Импульсные и цифровые устройства /Ю.А. Браммер, И.Н. Пащук// 6-е изд., перераб. и доп М.: Высшая школа, 1999. - 352 с.

21.Глудкин, О.П. Аналоговая и цифровая электроника /О.П. Глудкин, А.И. Гуров// М.: Радио и связь, 1996. - 768 с.

22.Справочник «Измерения в промышленности» в трёх книгах. Под редакцией проф. докт. П.Профоса. Перевод с немецкого под редакцией

проф., докт. техн. наук Д.И. Агейкнна. Книга 1,2,3. Теоретические основы. Способы измерения и аппаратура.

23.Макс, Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях /Ж. Макс// В 2-х томах. Первый том - Основные принципы и классические методы. Перевод с французского канд. Физ.-мат. наук А.Ф. Горюнова и канд. физмат.наук A.B. Крянева М.: Мир, 1983.- 311 с.

24. Англо-русский словарь по современной радиоэлектронике /И. К. Калугин, М. А. Берг, Г. Н. Глаголева, А. П. Соколенко// под редакцией проф., д-ра техн. наук Ф. А. Водопьянова. М.: Советская энциклопедия, 1968. - 448 с.

25.Англо-русский толковый словарь по вычислительным системам и сетям. / Под редакцией акад. Э.А. Якубайтиса. - М.: Финансы и статистика, 1981.- 270 с.

26. Англо-русский толковый словарь по вычислительным системам и сетям / сост. A.B. Гнедовский, C.B. Ротанов; Под ред. Э.А. Якубайтиса. - М.: Финансы и статистика, 1981.- 270 с.

27.Сигорский, В.П. Многоустойчивые элементы и их применение /В.П. Сигорский//М.: Советское радио, 1971.- С. 55-66.

28.Можаев, Г. Совмещённая КМДП-БИС дельта-кодера и дельта-декодера /Г. Можаев, В. Мочкин // CHIPNEWS.- 1998,- №2 (23).- С. 12-14.

29.Афонин, В.А. Теоретические основы информационной техники /В.А. Афонин, В.И. Дмитриев// М.: Энергия, 1979. - 512 с.

30.Куликов, C.B. Синтез и анализ импульсных измерительных преобразователей информационно-измерительных систем /C.B. Куликов// М.: Энергоиздат, 1982.- С. 14-62.

31.Стил, Р. Принципы дельта-модуляции /Р. Стил// М.: Связь, 1979.-435 с.

32.Стенин, В.Я. Электронные системы с дискретизацией сигнала. /В.Я. Стенин// 4.1. Элементы аналого-дискретных систем: Учебное пособие М.: МИФИ, 1994.-148 с.

33.Стенин, В.Я. Электронные системы с дискретизацией сигнала. /В.Я. Стенин// 4.2. Элементы аналого-дискретных систем: Учебное пособие М.: МИФИ, 1994.-168 с.

34.Коротков, A.C. Теленков М.В. Аналого-цифровые преобразователи на основе дельта-сигма модуляторов /A.C. Коротков, М.В. Теленков// Успехи современной радиоэлектроники,- 2002.- №12,- С. 53-72.

35.Кибакин, В. М. Основы ключевых методов усиления /В. М. Кибакин// -М.: Энергия, 1980.-232 с.

36.Кибакин, В. М. Основы теории и расчет транзисторных низкочастотных усилителей мощности / В. М. Кибакин// - М. : Радио и связь, 1988. - 240 с.

37.Кончаловский, Ю. В. Электрические измерительные преобразователи / Ю. В. Кончаловский, Я. А. Купершмидт, Р. Я. Сыропятов; под ред. Р. Р. Харченко. - М. : Энергия, 1967. - 408 с.

38.Универсальные электронные преобразователи информации / В. Б. Смолов [и др.] ; под ред. д.т.н. В. Б. Смолова. - JI. : Машиностроение, 1971.-312 с.

39.Галиев, A. JI. Синхронный адаптивный дельта-модулятор на цифровых элементах логики /А. Л. Галиев, Р. Г. Галиева// Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2002. - №9. - С. 26-28.

40.Голуб, В. Цифровая обработка сигналов : сигма-дельта АЦП / В. Голуб // Электроника : Наука, технология, бизнес. - 2001. - №4. - С. 22-26.

41.Голуб, В. Взгляд на сигма-дельта АЦП / В. Голуб // Chip News. - 1999. -№5. - С. 23-27.

42.Швец, В. Архитектура сигма-дельта АЦП и ЦАП / В. Швец, Ю. Нищирет// Chip News. - 1998. - №2 (23). - С. 2-11.

43.Галиев, А. Л. Экономический преобразователь информации на цифровых элементах логики / А. Л. Галиев, Р. Г. Галиева // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2001. - №11. - С. 40-41.

44.Роджерс, Д. Определение частотной ошибки путем дифференцирования и счета / Д. Роджерс // Электроника. - 1972. - №5. - С. 47-48.

45.Кондратьев, Р. М. Устройства суммирования асинхронных импульсных последовательностей / Р. М. Кондратьев // Радиоэлектроника. - 1973. -№9. - С. 57-59.

46.Алексеенко, А. Г. Основы микросхемотехники / А. Г. Алексеенко. - М. : Сов. радио, 1971. - 352 с.

47.Наумов, Ю. Е. Интегральные логические схемы / Ю. Е. Наумов. - М. : Сов. радио, 1970.-432 с.

48.Вавилов, Е. Н. Синтез схем электронных цифровых машин / Е. Н. Вавилов. - М. : Советское радио, 1964. - 360 с.

49.Лазарев, В. Г. Синтез управляющих автоматов / В. Г. Лазарев. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 328 с.

50.Майоров, С.А., Принципы организации цифровых машин / С. А. Майоров, Г. И. Новиков. - Л. : Машиностроение, 1974. - 480 с.

51.Белов, Б. И. Расчет допусков схем электронных цифровых вычислительных машин, метод цифрового моделирования / Б. И. Белов, И. П. Норенков // Надежность и долговечность машин и приборов. -1966. - №4. - М. : НИИМАШ. - С.87

52.Левин, В. И. Бесконечная логика и переходные процессы в конечных автоматах / В. И. Левин // Автоматика и вычислительная техника. - 1972. -№6.-С. 216-217.

53.Левин, В. И. Бесконечная логика и проблемы обнаружения и устранения ошибок в асинхронных логических схемах / В. И. Левин // Автоматика и вычислительная техника. - 1974. - №1. - С.187.

54.Зубарев, Ю. Б. Цифровая обработка сигналов - информатика реального времени / Ю. Б. Зубарев, В. В. Витязев, В. П. Дворкович // Цифровая обработка сигналов. - 1999. - №1. - С. 5-17.

55.Дворкович, В. П. Высокоточные измерения параметров и качественных показателей телевизионного канала / В. П. Дворкович, А. В. Дворкович, Д. Г. Макаров // Метрология и измерительная техника в связи. — 1998. -№3.

56.Пономарев, В. А. Теория и применение параметрического дискретного преобразования Фурье / В. А. Пономарев, О. В. Пономарева // Цифровая обработка сигналов. - 2011. - №1.

57.Зайцев, А. А. Методы построения банков цифровых фильтров: тематический обзор / А. А. Зайцев // Цифровая обработка сигналов. -

2003. -№1.

58.Мингазин, А. Т. Синтез цифровых фильтров для высокоскоростных систем на кристалле / А. Т. Мингазин // Цифровая обработка сигналов. -

2004. - №2.

59.Кисельман, Б. А. Модели нелинейных динамических систем с дискретным временем / Б. А. Кисельман, В. В. Крылов // Цифровая обработка сигналов. - 2004. - №1.

60.Пяткин, А. К. Построение последовательно-параллельных вычислительных систем БПФ на ПЛИС / А. К. Пяткин // Цифровая обработка сигналов. - 2004. - №1.

61.Голд Б., Рэйдер Ч. Цифровая обработка сигналов. Пер. с англ., под ред. A.M. Трахтмана. - М.: Советское радио, 1973. - 368 с.

62.Деколд, Удвоитель частоты, работающий с сигналом произвольной формы / Деклод // Электроника. - 1972. - №15. - С.47.

63.Хербст, Схема дискриминации импульсных помех / Хербст // Электроника. - 1970. - №18. - С.47.

64. Волк, Цифровой фильтр с переменной полосой пропускания на двух интегральных схемах (перевод с англ.) / Волк // Электроника. - 1973. -№4. - С.49.

65.Харвей, Генератор импульсов с регулируемой частотой повторения / Харвей // Электроника. - 1971. - №18. - С.74-75.

66.Макгир, Мультивибратор с цифровым управлением / Макгир // Электроника. - 1972. - №19. - С. 67-68

67.Лафко, Импульсный генератор на цифровых ИС / Лафко // Электроника.

- 1970. -№27.-С.70.

68.Руднев, А. Д. Импульсные устройства на логических элементах / А. Д. Руднев // Приборы и техника эксперимента. - 1974. - №1. - С.56-57.

69.Беляев, П. В. Каскадная схема сравнения кодов / П. В. Беляев, Л. Г. Новиков // Методы и средства измерений. - Н-Новгород, август 2001. -С.35-36.

70.Маринов, Ю. П. Об одном методе синтеза логических схем фазоимпульсного типа / Ю. П. Маринов, Д. С. Маринова // Автоматика и вычислительная техника. - 1970. - №2. - С.79.

71.Алфке, Использование ждущих мультивибраторов и триггеров в частотном дискриминаторе / Алфке // Электроника. - 1973. - №18. - С.67.

72.Адаме, Фазовый компаратор для систем автоматического регулирования / Адаме // Электроника. 1971. - №26. - С.25-48.

73.Ауэнбергер, Цифровой фазовращатель / Ауэнбергер // Электроника. 1971.

- №26. - С.76

74.Агасандын, Г. А. Автоматы с переменной структурой / Г. А. Агасандын // ДАН, СССР. - 1967. - №3. - С.85.

75.Новиков, Л. Г. Синхронные унитарные логические функции / Л. Г. Новиков // Сборник научных трудов - М. : МИФИ, 2003. - Т. 12 - С. 104107.

76.Гилман, Л. Смешанные функции / Л. Гилман, А. Роуз // Курс АПЛ: диалоговый подход. / Под ред. В.М. Курочкина. - М.: Мир, 1979. С. 189195.

77.Эйкхофф, П. Основы идентификации систем управления / П. Эйкхофф. -М.: Мир, 1975.-683 с.

78.Беляев, П. А. Синхронный унитарный импульсный элемент задержки / П. А. Беляев, Л. Г. Новиков // Сборник научных трудов. - М.: МИФИ, 2002.

- Т.13. - С.72-73.

79.Головина, С. В. Синхронизатор линии задержки / С. В. Головина, Л. Г. Новиков // Сборник научных трудов - М.: МИФИ, 2003. - Т.13. - С.51-52

80.Новиков, Л. Г. Принцип синхронизации асинхронных элементов задержки на основе ЫС-цепей / Л. Г. Новиков, И. Т. Шурыгин // Сборник научных трудов -М. : МИФИ, 2003. - Т. 1. - С. 183-185.

81.Беляев, П. А. Синхронный широтно-импульсный демодулятор / П. А. Беляев, Л. Г. Новиков // Сборник научных трудов. - М. : МИФИ, 2002. -Т.13 - С. 78-79.

82.Новиков, Л. Г. Стробирование модуляторов внешним сигналом / Л. Г. Новиков, Д. Н. Корнеев // Методы и средства измерения, материалы третьей всероссийской научно-технической конференции, август 2001. -С.52-53.

83.Корнеев, Д. Н. Цифровое определение знака фазы / Д. Н. Корнеев, Л. Г. Новиков // Методы и средства измерения / материалы третьей всероссийской научно-технической конференции. - Н-Новгород, август 2001.-С. 48-49.

84.Беляев, П. В. Алгоритм построения кодовой таблицы / П. В. Беляев, Л. Г. Новиков // Сборник научных трудов. - М. : МИФИ, 2002. - Т1. - С.67-68.

85.Корнеев, Д. Н. Синтез преобразователя кодов Д. Н. Корнеев, Л. Г. Новиков // Сборник научных трудов. - М. : МИФИ, - 2002 - Т. 1.С.73-74.

86.Новиков, Л. Г. Синхронная логическая свёртка / Л. Г. Новиков // Сборник научных трудов. - М. МИФИ, - 2005. - Т12. - С. 60.

87.Цилькер, Б. Я. Организация ЭВМ и систем / Б. Я. Цилькер. - СПб. : Питер

- 2007, 672 с.

8 8. Новиков, Л. Г. Операторы, процедуры и алгоритмы обработки синхронных последовательностей сигналов / Л. Г. Новиков // Сборник научных трудов. - М. : МИФИ, - 2005. - Т12. - С. 57-59.

89.Алексеев, И. Управление вентильным электродвигателем. Часть 1/ И. Алексеев, А. Глубокое // Электронные компоненты. - 2007. - №11. - С. 28-31.

90.Новиков, Л. Г. Принципы конвейерной логической обработки сигналов / Л. Г. Новиков // Приборы и системы. - 2009. - №1. - С. 60.

91.Новиков, Л. Г. Полифазные преобразовательные процедуры / Л. Г. Новиков, А. А. Скрылев // Сборник научных трудов. М. : МИФИ, - 2007. -Т12. - С. 60.

92. Сивков, С. И. Система управления вентильным двигателем, реализованная на CPLD / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков // Вестник АГТУ. -2012. - №2. - С. 62-66 - ISSN 2072-9502

93.Сивков, С. И. Конвейерный логический идентификатор / С. И. Сивков. Л. Г. Новиков // Вестник ЮУрГУ. - №35. - 2012. - С. 148-150 - ISSN 1991-976Х

94.Сивков, С. И. Фазовый конвертер с векторным управлением / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - №12. - 2012. - С. 30 - 32.

95.Сивков, С. И. Конвейерный частотно-импульсный модулятор для шагового двигателя / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков //Третья региональная научно-практическая конференция учащихся, студентов и молодых ученых «Молодежь и наука- 2010»: Сборник тезисов докладов. Лесной-Нижняя Тура. - 2010. - С. 242-245

96.Сивков, С. И. Реализация фазо-импульсной модуляции на операторах логической свертки / С. И. Сивков, Т. С. Кравченко // Пятая региональная научно-практическая конференция учащихся, студентов и

молодых ученых «Молодежь и наука-2012»: Сборник тезисов докладов. Лесной. - 2012. - С. 123

97.Сивков, С. И. Коммутатор для бесколлекторного двигателя постоянного тока / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков, Д. Ю. Курганский // Пятая региональная научно-практическая конференция учащихся, студентов и молодых ученых «Молодежь и наука-2012»: Сборник тезисов докладов. Лесной.-2012.-С. 140-141.

98.Сивков, С. И. Симметричный ШИМ для управления бесколлекторным двигателем постоянного тока / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков // XV Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «Молодежь и наука». Тезисы докладов. М. : НИЯУ МИФИ, -2012. - С. 99-100.

99.Сивков, С. И. Частотный идентификатор на перекрестной свертке / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков // XV Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «Молодежь и наука». Тезисы докладов. М.: НИЯУ МИФИ, - 2012. - С. 101-102.

100. Сивков, С. И. Система адаптивной синхронизации / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков, А. К. Кревский // XV Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «Молодежь и наука». Тезисы докладов. М. : НИЯУ МИФИ, - 2012. - С. 103-104.

101. Сивков, С. И. Управление БДПТ операторами логической свертки / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков // XI научно-практическая конференция «Дни науки-2011. Ядерно-промышленный комплекс Урала»: Том1. Тезисы докладов. Озерск. - 2011. - С. 180-190.

102. Сивков, С. И. Система фазовой автоподстройки частоты на ОЛС / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков // XII научно-практическая конференция «Дни науки ОТИ НИЯУ МИФИ-2012». 60-летию института посвящается: Том 2. Материалы конференции. Озерск. - 2012. - С. 14-15.

103. Сивков, С. И. Фазо-импульсный модулятор на ОЛС / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков, А. К. Кревский // XII научно-практическая конференция «Дни науки ОТИ НИЯУ МИФИ-2012». 60-летию института посвящается: Том 2. Материалы конференции. Озерск. - 2012. - С. 15-16.

104. Сивков, С.И. Привод для сканирующей головки гамма-камеры сканера контроля изделий / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков // Научная сессия НИЯУ МИФИ. Сек. Информационные и ядерные технологии. Снежинск. - 2012. -С. 121-124.

105. Сивков, С. И. Система формирования базовых векторов управления двигателем на операторах логической свертки / С. И. Сивков, Л. Г. Новиков // Автоматизация и прогрессивные технологии в атомной отрасли: Труды VI международной научно-технической конференции. Новоуральск. - 2012. - С.70-74.