Генератор гармонических функций Советский патент 1985 года по МПК G06F1/02 

I Изобретение относится к автомати ке, вычислительной технике, в частности измерительной технике, где измеряемая -аналоговая величина зада на в виде углового перемещения. Целью изобретения является расши рение класса решаемых задач путем обеспечения возможности одновременного воспроизведения функций синуса и косинуса. На чертеже представлена блок-схе ма предлагаемого генератора гармони ческих функций. Схема содержит блок 1 синхрониза ции, блок 2 памяти, коммутатор 3, регистры 4 и 5, сумматоры 6,7 и 8, регистр 9 и цифроаналоговые преобразователи 10 и 11. Генератор гармонических функций работает следующим образом. В исходном состоянии регистры 4 и 5 содержат нулевой цифровой код, а в блоке 2 памяти в интервале функ ции от О до 1 записаны 2N контрольных значений. Импульсом блока 1 синхронизации с блока 2 памяти считываются значения функции у у,, у и записываются в регистры 4 соответ ственно, причем разность УЗ У равна величине квантования (шагу вычисления). Значения функции вычисляются по рекурентной формуле аналогично прототипу. На выходе сумматора 8 реали зуется значение а 2у на выходе сумматора 6 значение УП а-у,.,/2 Сущность вычисления заключается в перемещении в каждом такте блока 1 синхронизации содержимого кода регистра 4 в регистр 5, а кода на выходе сумматора 6 - в регистр 4. Переменный сдвиг кода в сторону младших разрядов осуществляется коммутатором 3. Код регистра 4 в не четных тактах поступает на вход сумматора 6 со сдвигом с, а в четных - со сдвигом с-1. Коммутатор 3 управляется выходом блока синхронизации, работающим по модулю два. После вычисления п значений функ ции с блока 2 памяти в регистры 4 и 5 поступают очередные контрольные значения. Таким образом, каждым тактом бло ка 1 синхронизации на выходе сумматора 6 формируется текущее значение 432 функции у , а в, регистре 4 - предыдущее значение У . Теорема Лагранжа о среднем значении для функции sinx как дифференцируемая в промежутке аргумента (х,Хп) функции (у, у„ ) представляется в виде у - у п - Упт1 и л-1. где X - х.- приращение аргумента (шаг вычисления по аргументу),рад.Решением (2) является функция cos х причем с высокой точностью X „-- т.е. функция косинуса отстает от синуса на 1/2 такта. Следовательно, регистр 9 значение у передает на вход цифроаналогового преобразователя 10 с задержкой на 1/2 такта, так как синхронизирующий импульс на его входе отстает относительно импульса на входах регистров 4 и 5 на 1/2 такта. Шаг вычисления по аргументу для данного генератора постоянная величина и его обратная величина обозначается п - h-1 Эту постоянную можно представить в К KO . 2 где Р - целое положительное число, коэффициент KO изменяется в пределах 1 KO . С учетом (4) выражение (2) принимает вид cos X К,2Р(у - у). Приращение функции у - у ,вычисляется сумматором 7, цифровой- код на его выходе поступает на вход цифроаналогового преобразователя 11 с умножением на 2(Р - число сдвига кода в сторону старших разрядов). Для формирования функции косинуса с единичной амплитудой достаточно, чтобы усилитель, входящий в состав цифроаналогового преобразователя 11, имел коэффициент передачи по напряжению равный Кр. Приведем пример выполнения. Пусть шаг вычисления принят равньш 0,1, что соответствует 7//1800 0,001745329 рад. По формуле (3) К 572,95787, значение К содержит 2 512.

Из выражения (4) К, 1,1190583, с учетом последних выражение (5) принимает расчетный вид

COSX 1,1190583-2(у - у„.) . Значение функции синуса при .аргументах 29,9 и ЗО соответственно Ьавны у„. 0,4984877, у 0,5

,8664841, Arccos 0,8664841 29,9474,

т.е.вычисленное значение с высокой точностью соответствует середине промежутка 29,9. и .

. Объем блока 2 постоянной памяти при числе контрольных значений.

1704434

равном 2-45, и числе разрядов в регистрах, равном 16, при шаге вычисления 0,1 составляет 2x45x16 1,44 к бит.

J Таким образом, предлагаемьй генератор гармонических функций позволяет форм1фовать одновременно синусо1щальное и косинусоидальное напряжение. Сформированные функции 10 жестко связаны по фазе, что существенно, кроме того, значения функции вычисляются каждым тактом блока 1 синхронизации, что позволяет иметь макс1шапьиую скорость (частоту) 15 воспроизведения функций.

ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ, содержащий блок памяти, коммутатор, два регистра, два сумматора, два цифроаналоговых преобразователя и блок синхронизации, выходы с первого по третий которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, входами синхронизации первого и второго регистров и. синхровходом блока памяти, выходы младших и старших разрядов которого соединены ,с установочными входами соответственно первого и второгорегистров, информационные входы которых соединены соответственно с выхо- дом первого сумматора и выходом первого регистра, подключенного выходом к первому входу второго сумматора и информационному входу коммутатора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, отличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем воспроизведения функций косинуса одновременно с функцией синуса, в -него введен третий сумматор и третий регистр, информационQ ный и синхронизирующий входы кото«г рого соединены соответственно с (Я выходом первого сумматора и четвертым выходом блока синхронизации, первой и второй входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами первого регистра и первого сумматора, выходы третьего регистра и третьего сумматора соответственно . через первый и второй цифроаналоговые преобразователи соединены с вы4 4 ходами синуса и косинуса генератора Од

с CSX