Цифровой генератор синусоидальной функции Советский патент 1983 года по МПК G06F1/02 

Изобретение относится к автомати и вычислительной технике, предназначено для генерации кодов (вычисле ния) цифровых значений синусоиды в дискретные равноотстоящие моменты временит и может быть использовано, например, для управления электромеханическим вибратором при геофизических (вибросейсмических) исследованиях недр. Известен цифровой генератора синусоидальной и косинусоидальной функции, содержащий регистры, схемы сравнения, накапливающие сумматоры, блоки управления Недостатком генератора является малое быстродействие, поскольку вычисления в нем-производятся итерационным способом, т.е. одно значени синуса (или косинуса) вычисляется. за несколько аппаратных тактов. Наиболее близким к изобретению Является цифровой генератор синусои дальной функции, содержащий два умн жителя , регистр аргумента и -выходной регистр, счетчик, два элемента И 2. Недостатком генератора является невысокая точность генерирования (вычисления) значений синуса (макси мальньте абсолютная и относительная погреи1н лсти равны 0,055 и 5,5%.). Цель изобретения - повышение точ ности цифрового генератора синусоидальной функции. Поставленная цель достигается тем, что цифровой генераторсинусои дальной функции, содержащий первый и второй элементы И, счетчик, вход которого является тактовым входом цифрового генератора синусоидальной функции, информационный .выход счетчика подключен кпервому входу умно жителя, знаковый выход счетчика является знаковым выходом цифрового генератора синусоидальной функции, содержит блок преобразования прямог кода в дополнительный, коммутатор, сумматор, элемент ИЛИ-НЕ, два элемента НЕ, п-4 элемента И первой группы (п-разрядность аргумента и функции) , по h-S элементов И второй и третьей групп, причем информацион -ный выход счетчика подключен к первому информационному входу коммутатора и через блок преобразования прямого кода в дополнительный - к второму входу умножителя и к втором информационному входу коммутатора, выход первого (со стороны старших разрядов) информационного разряда счетчика подключен к управляющему входу коммутатора, выход второго ра ряда коммутатора подключен к первом входу элемента ИЛИ-НЕ, к прямым вхо дам элементов И второй группы и чер первый элемент НЕ - к первым входам первого и второго Элементов И, ввлхо третьего разряда коммутатора подключен к вторым входам элемента ИЛИ-НЕ, первого и второго элементов И .и к инверсному входу .Лервого элемента И второй группы, выход четвертого разряда коммутатора подключен к третьему входу первого элемента И, к первому входу первого элемента И первой группы, к инверсно 1у входу второго элемента И второй группы и через второй элемент НЕ - к третьему входу второго элемента И, выход i-ro разряда коммутатора ( t 5) подключен к первому входу i-STo элемента И первой группы, к инверсному входу 1-2-го элемента И второй группы и к„ инверсному входу -i-4-го элемента И третьей группы, выход элемента ИЛИНЕ подключен к вторым входам элементов И первой группы, выход первого элемента И подключен к вторым входам элементов И третьей группы, выходы разрядов умножителя подключены кпервьш входам -соответствующих разрядов сумматора, выход второго элемента И подключен к. второму входу четвертого разряда сумматора, выход перврго элемента И и выход первого элемента И первой группы подключены к второму входу пятого разряда сумматора, выходы (j-l)-ro .Элемента И первой группы и j-ых элементов И второй и третьей групп ( j-1- п-5) подключены к второму входу j +5-ГО разряда сумматора, выход сумматора является информационным выходом цифрового генератора синусоидальной функции. На чертеже представлена функциональаня схема цифрового генератора синусоидальной функции. Генератор содержит счетчик 1, блок 2 преобразования прямого кода в дополнительный код, умножитель 3, коммутатор 4, сумматор 5, три группы 6-8 элементов И, элементы И9 и 10 элемент ИЛИ-НЕ 11, элементы НЕ 12, элементы И 13 и 14. В данном генераторе к приближенному значению sinf 2 / 2 вычисляемому умножителем 3, добавляется поправка. -|5 , если ; 1 1 ,. 3 ТВ и -1 Гб т ®°- Т.L..+J. (s-i если а I 32 8 П,если t(mociz)2-. .ьЦ.если t(). Определение поправки производится с помощью группы 6 элементов И 13, если 045 -г-,или с по.мощью групп 7 и элементов и14, если 3/1 б 5 1/4 и. соответственно. При поправка задается связью выхода элемента И 10 с входом четвертого разряда сумматора 5. Работа генератора начинается с поступления двоичного отсчета вр&ле- ни на счетчик 1. Прямой иобратный (получаемый- с помощью блока 2) коды числа t поступают на умножитель 3, на выходе которого получается основная часть результата, равная (-|)Так как поправ,ка сЛотрнцательная для положительных полуволн, то всегда вычисляется отрицательная полуволна, где поправка положительна (это упрощает техни чески формирование поправки).На выходе комбинационного сумматора 5 съем данных производится с инверсных выходов каждого разряда. Это позвол ет иметь правильный результат, равны si яТГ , Знак же определяется по знаковому разряду числа i. Рассмотрим формирование синалов кода поправки. Прямой и обратный коды числа -t (mod 2) поступают на двухвходовьй коммутатор 4, которалй зависимости от цифры первого разряДа пропускает либо прямой (если она О), либо - обратный (если Ч Сигнал здесь используется свойство сигнал. Здесь используется свойство четности синуса относительно значен -tsfc -- (где 1с - нечетное число). Если выходы второго и третьего разрядов с выхода коммутатора 4 рав.но нулю, на выходе элемента .ИЛИ11 формируется высокое напряжение. Которое вклю соответствующее &ет в работу группу 6 элементеэ И. Она сдвигает содержимое В1ххода коммутора 4, равное Si на один разряд в сторону младших разрядов и подает его на суммирование с основным значением, получаемым с умножителя 3. Когда ВТОРО.Й и четвертый разряд равны 9, а третий равен , т.е. , с выход-а элемента И 10 поступает сигнал поправки в виде константы, равный 1/16, которая суммируется с основной частью значения синуса. 1 . Когда второй разряд равен О, а третий и четвертый равны , на выходе элемента И 9 возникает сигнал , разрешающий работу группы 7 элементов И. Она сдвигает в сторону младших оазрядов значение обратного кода 5, что приводит к подсуммированию поправки,, равной 1/16-1/2 (в-3/1б). При этом сигнал с выхода элемента И 9 поступает также на ВХОД пятого разряда для BBOjiia постоянной составляющей поправки во всем диапазоне..5 , равном (3/16, 1/4) .И, наконец, когда выход второго разряда равен Ч., т.е. , он открывает группу 8 элементов И. Она сдвигает обратный код S на четЕлре разряда в сторону младших разрядов и полученную таким образом поправку подает на суммирование на вторые разрядные входы сумматора 5. . При всех ЭТИХ операциях сумматор 5 работает в обратном коде, т.е. имеет циклический перенос из старше-, го в младший разряда С инверсных выходов сумматора 5 снимается результат/ представленный в прямом коде. Максимальные абсолютная и относительная погрешности генерации (вь1числения синусоиды) в предлагаемом генераторе не более 0,01 и 1%, соответственно, что в 5,5 и 5 раз соответственно меньше, чем в известном.

ЦИФРОВОЙ.ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНОЙ -ФУНКЦИИ, содержащий первый и второй элементы И, счетчик, вход . которого- является входом цифрового генератора синусоидальной функтдии, информационный выкод счетчика подключен к первому входу умножителя, . знаковый выход счетчика является знаковым выходом цифрового геиератора синусоидальной функции., о тли чающийся тем, что, с целью пов ышения точности, он содержит блок . преобразования прямого кода в допол- . нительный коммутатор, сумматор, элммент ИЛИгНЕ, дза элемента НЕ, п -.4 элемента.И первой группы (п-разрядность аргумента.и функции), по п-5 элементов И второй/и третьей групп, причем информационный выкод счетчика подключен к первому информационному входу коммутатора и через блок йреобразования прямого кода в дополни- . тельный - к второму входу умножителя и к второму информационному входу , коммутатора, выкод первого (со стороны старших разрядов)- информациойного разряда счетчика подключен к управляющему входу коммутатора, - выход второго разряда коммутатора -.подключен к первому входу элемента у - ИЛИ-НЕ,к прямым входам элементов И Jвтopoй группы и через первый элемент НЕ - к первым входам первого и втот юго элементов И, выход третьего -разряда коммутатора подключен к входам элемента -ИЛИЧНЕ, первого и второго элементов И и к инверсному первого элемента И второй груп. ПЫ, выход четвертого разряда комму .татора подключен к третьему входу первого элемента И, к первому входу первого элемента И первой группы, К инверсному входу- второго элемента И второй группы и через., второй эле- Ш мент НЕ - 1 третьему входу второго элемента и, выход i-ro разряда коммун |J татора