Цифровой функциональный генератор Советский патент 1984 года по МПК G06F1/02 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике, в част ности к измерительной технике, где измеряемая аналоговая величина зада на в виде угла перемещения. Известен цифровой генератор функ ций, содержащий четыре регистра, три блока постоянной памяти, два коммутатора, блок умножения, сумматор и блок управления с соответствукяцими связями .СП . Однако устройство характеризуетс сложностью аппаратурной реализации, в частности большим объемом памяти. Наиболее близким к изобретению является цифровой функциональный генератор (гармонических колебаний) содержащий три регистра, два сумматора, блок синхронизации, цифро-ана логовый преобразователь (ЦАП) и три установочных входа. Выход первого регистра подключен к входу второго регистра, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к входу третьего регистра, выход первого регистра со сдвигом на один разряд подключен к первому входу второго сумматора и со сдвигом на 2.: 2 разрядов - к второму входу второго сум матора, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, вы ходы блока синхронизации подключены к синхровходам регистров, выход третьего регистра подключен к входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого является выходом генераТора. Работа этого генератора основана на вычислениях рекурентной формулы -2 -У. -У, /2 , U) где у, - текущее значение функции; у, ,у,- предыду14ие значения; {. - число сдвигов цифрового ко да в сторону младших разря дов. Решением уравнения (1) является функция sin, которая реализуется в виде последовательности цифровых отсчетов и преобразуется с помощью ЦАП. Выражение (1) поддается просто аппаратурной реализации, так как ум ножение на 2 и деление на 2 осущес ляется простым сдвигом кода у. Пр выбраннсм числе разрядов в регистрах точность вычисления значений функци однозначно зависит от слагаемого в выражении (1). Значение числа сдвигов считается рациональным, если погрешность вычисления минимальная. Погрешность вычисления является результатом недокоррекции слагаемым у /2, так как величина меняется кратно двум и остатки возрастают вследствие многократных вычислений. Задаваясь значением числа сдвигов 1-1, погрешность возрастает еще интенсивнее, причем значения функций уменьшаются по сравнению с точными значениями С21. Однако известное устройство, при очевидной простоте, имеет ограниченную точность воспроизведения функции, так как в нем использовано одно единственное значение числа сдвигов i цифрового кода в сторону младших разрядов. Целью изобретения является повышение точности воспроизведения функции. Поставленная цель достигается тем, что цифровой функциональный генератор, содержащий три регистра, два сумматора, блок синхронизации и цифро-аналоговый преобразователь, причем выход первого регистра подключен к информационному входу второго регистра и со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов к первому входу первого сумматора, выход второго регистра подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход второго сумматора подключен к первому информационному, входу третьего регистра, выход которого подключен к первому информационному входу первого регистра и к входу цифро-аналогового преобразователя, выход блока синхронизации подключен к синхронизирующим входам регистров, содержит коммутатор, триггер и блок постоянной памяти, причем выход первого регистра со сдвигом на t и 8-1 разрядов в сторону младших разрядов (О характеристика точности выч.ислений) подключен соответственно к первому и второму информационным входам коммутатора, управлякадие входы коммутатора подключены к выходам триггера, выход коммутатора подключен к второ- му входу второго сумматора, первый и второй выходы блока постоянной памяти подключены к вторым информационным входам первого и третьего регистров соответственно, синхронизирующий вход блока постоянной памяти подключен к дополнительному выходу блока синхронизации, счетный вход триггера соединен с синхронизирующими входами регистров. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого цифрового функционального генератора. Генератор содержит блок 1 постоянной памяти, блок 2 синхронизации, регистры-3 и 4, коммутатор 5, сумматоры 6 и 7, регистр 8, триггер 9, цифро-айалоговый преобразователь 10. Цифровой функциональный генератор работает следующим образом. В исходном состоянии регистры 3, 4 и b содержат нулевой цифровой код. а в блок 1 в интервале функции от О до 1 записаны 2N контрольных (точных) значений. Импульсом блока 2 синхронизации с блока 1 считываются значения функции у и у и записываются соответственно в регистры 3 и 8, Причем разность у У равна. величине квантования (шагу вычисления) . Значения функции вычисляются по рекурентной формуле (1). На выходе сумматора б реализуется значение о , -Yvi-i / а на выходе сумматрpa 7 - значение у а -Уп- /2 После каждого шага вычислений под действием синхроимпульса блока 2 происходит перемещение содержимого кода регистра 3 В регистр 4, а со-,, держимого регистра 8 в регистр 3. Переменный сдвиг цифрового кода в сторону младших разрядов осуществляется коммутатором 5. Параллельный код регистра 3 в нечетных тактах по ступает на вход сумматора 7 со сдвиrcMvi t , а в четных - со сдвигом t-l. Коммутатор 5 управляется триггером 9, работающим по mod 2 от синхроимпульсов блока 2. Погрешность значения функции определяется как л У yf - Ур , где у - точное значение функции, а Ур - вЕлчисленное по рекурентной формуле (1).При числе сдвигов, равном I, значение дул О, а при числе сдвигов (8-1) - значение у О, В результате погрешности вычисления в течение двух тактов взаимно компенсируются. После вычисления п значений функции с блока 1 в регистры 3 и 8 поступают очередные контрольные значения,. Изобретение позволяет на порндок увеличить точность воспроизведения функции..

ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий три регистра-, два сумматора, блок синхронизации и цифро-аналоговый преобразователь, причем выход рервого регистра подключен к информационному входу второго регистра и со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов к первому входу первого сумматора, выход второго регистра подключен к второму входу первого сумматора, выход которого подключён к перв,ому входу второго сумматора, выход второго сушлатора подключен к первому информационному входу третьего регистра, выход которого подключен к первому информационному входу первого регистра .и к входу цифро-аналогового преобразователя, выход блока синхронизации подключен к синхронизирующим1вхОдам регистров, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения функции, он содержит коммутатор, триггер и блок постоянной памяти, причем выход первого регистра со сдвигом на i и t-1 разрядов в сторону младших разрядов (ft - характеристика точности вычис. лений) подключен соответственно к первому и второму информационным входам коммутатора, управляющие входы коммутатора подключены к выходам § триггера, выход коммутатора подключен к второму входу второго суммато л ра, первый и второй выходы блока постоянной памяти подключены к вторым информационным входам первого и третьего регистров соответственно, синхронизирующий вход блока постоям- а ной памяти подключен к -дополнительному выходу блока синхронизации, счетный вход триггера соединен с синхронизирующими входами регистров.