[发明专利]高次方程求解电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电路设计领域，特别涉及一种高次方程求解电路设计技术。

背景技术

现有技术中，形如的高次方程求解过程非常复杂。目前主要采用软件方式，通过在处理器中执行求解高次方程的软件来完成。处理器可以是中央处理器(Central Processing Unit，简称“CPU”)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称“DSP”)、单片机等。但处理器本身成本比较高，导致该方案整体成本过高。

本发明的发明人发现，虽然使用软件可对高次方程求近似解，但是不是所有的系统中都有处理器，尤其是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称“ASIC”)芯片中，但有时这些没有处理器的系统或者芯片又要求解一些2或3次方程，且现今还没有一种简单廉价的电路结构工程实现方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高次方程求解电路，可以以低成本实现高次方程在定义域范围的快速求解，不需使用高成本的CPU以复杂的算法实现软件求解，可用于没有CPU但需要进行高次方程求解的芯片，弥补了高次方程求解电路结构的空白。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种高次方程求解电路，包含：

信号发生器，用于输出预先设定的定义域范围内连续单调变化的电压，作为自变量电压；

多项式电路模块，用于根据高次方程的多项式系数对信号发生器输出的自变量电压进行多项式计算，输出代表多项式值的电压；

过零点检测模块，用于检测多项式电路模块输出的电压变化是否过零点，若过零点，则输出过零点信号；

采样保持器，用于在收到过零点检测模块所输出的过零点信号时，对信号发生器输出的自变量电压进行锁存，并输出锁存的电压作为高次方程的解。

本发明的实施方式还公开了一种高次方程求解电路的控制方法，用于上述的高次方程求解电路，包括以下步骤：

系数设置模块设置定义域范围和高次方程的多项式系数，并控制信号发生器启动自变量电压的输出；

信号发生器输出系数设置模块设置的定义域范围内的连续单调变化的电压，作为自变量电压；

多项式电路模块根据系数设置模块所设置的多项式系数，对信号发生器输出的自变量电压进行多项式计算，输出代表多项式值的电压；

过零点检测模块检测多项式电路模块输出的电压变化是否过零点，若过零点，则输出过零点信号；

采样保持器在收到过零点检测模块所输出的过零点信号时，对信号发生器输出的自变量电压进行锁存，并输出锁存的电压作为高次方程的解。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

信号发生器输出定义域范围内连续变化的电压作为自变量电压，多项式电路模块根据该自变量电压产生多项式电路电压，过零点检测模块检测到多项式电路电压输出电压过零点时，控制采样保持器锁定和输出与过零点时刻对应的自变量电压，从而可以以低成本实现高次方程在定义域范围的快速求解，不需使用高成本的处理器以复杂的算法实现软件求解，可用于没有处理器但需要进行高次方程求解的芯片，弥补了高次方程求解电路结构的空白。

进一步地，系数设置模块对定义域范围和多项式系数的设置，可以使得本高次方程求解电路对各种高次方程在指定的定义域范围内进行求解，系数设置模块控制信号发生器启动自变量电压的输出，能够实现不同高次方程求解的转换。

进一步地，通过时钟和时钟周期的设置，使得信号发生器、多项式电路模块、过零点检测模块和采样保持器能够共用一个相同的时钟周期，有序地协作求解。

采样保持器使用N个锁存器实现最近N个时钟周期自变量电压的采样，并在收到过零点检测模块所输出的过零点信号时，输出指定锁存器的自变量电压作为所述高次方程的解输出，其中该指定的锁存器中自变量电压的采样时间与当前时间之差等于所述多项式电路模块和过零点检测模块处理的时延之和，防止了因为多项式电路模块和过零点检测模块处理的时延而导致的采样保持器读到自变量电压与过零点时间不一致的问题，保证了求解电路的工作时序。

进一步地，N个锁存器组成一个循环队列实现采样保持器对连续单调变化的自变量电压的循环采集，可以方便地采集最近N个时钟内的电压信号。

进一步地，自变量电压为三角波电压时，连续单调的稳定性好，且电压逐步稳定增大，适合用于采样保持器扫描电路中的自变量电压。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种高次方程求解电路的结构示意图；