Генератор синусоидальных колебаний Советский патент 1988 года по МПК G06F1/02 

Р

sin i

е

СЛ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении генераторов гармонических колебаний на основе синусно-косинусного преобразования. Целью изобретения является п овышение точности и помехозащищенности за счет периодической установки на начальное состояние при измерении зна

Е

и

вшсрё

cfius.i

14

ка функции синуса с минуса на плюс. Для этого сумматоры синуса 2 и косинуса 4 снабжены дополнительными входами переноса Р, выходы старших разрядов регистра косинуса 3 подключены к вторым входам сумматора синуса 2, (1+1.)-й разряд регистра косинуса соединен с входом Р сумматора синуса 2, выходы старших разрядов сумматора си нуса 2 подключены к вторым входам сумматора косинуса 4,(г-|-1)-й разряд сумматора синуса подключен к входу Р сумматора косинуса 4, входы установки регистров синуса 1 и косинуса 3 соединены с третьим входом блока синхронизации 5, вход которого соединен, с выходом старшего разряда реги

1

Изобр5етение относится к вычислительной технике и может быть испрль- зовано при построении генераторов гармонических колебаний.

Целью изобретения является повы- шение точности и помехозащищенности путем периодической установки на начальное состояние При изменении знака функции синуса с минуса на плюс.

На фиг.1 представлена блок-схема генератора; на фиг,2 - то же, блока синхронизации (вариант выполнения).

Генератор содержит регистр 1 сийу са, сумматор 2 синуса, регистр 3 косинуса, сумматор 4 косинуса и блок 5 синхронизации. Блок 5 синхронизаци содержит генератор 6-импульсов, триггеры 7 и 8.

Принцип работы генератора основан на моделировании дифференциального уравнения, описывающего колебательны процесс:

X + X О(1)

Применяя дискретное преобразовани Лапласа, получаем следующую систему рекуррентных уравнений: Г Xnti Хп +Ьу„

п-и 1 -hxii

(2)

Эта система имеет строго синусоидальное решение (без учета конечности JQ разрядной сетки при реализации) .

Хр А sin hnt, (3).

стра синуса 1. Соединение выхода сумматора синуса 2 с вторым входом сумматора косинуса 4 позволяет смоделировать систему рекуррентных уравнений, которая имеет решение в виде синусоидальных колебаний с высокой степенью точности. Например, при равном числе разрядов коэффициент гармоник известного технического решения составляет 2%, в предлагаемом генераторе его величина не превьш1ает Og15%, Кроме того, операция округления, которая реализуется связями (i-i-l)-x разрядов регистров 1,3с входами переноса Р сумматоров 2, 4, позволяет сделать погрешность разрядной сетки знакопеременной. 2 ил.

где А - коэффициент, зависяш 1й от

начальных условий и от шага вычисления h;

h - шаг вычислительного процесса; п - номер такта.

Предлагаемый генератор реализует вычисление системы уравнений (2), причем шаг h задается сдвигом выходных слов сумматора 2 синуса и регистра 3 косинуса вправо на некоторое число разрядов, что достигается использованием только i+1 старших разрядов. При этом величина h определяется след гющей формулой:

h 2- +i,

где г - число двоичных разрядов сумматоров и регистров;

i - число старших разрядов.

Сигналы с выходов i старших разрядов регистра 3 косинуса подаются на входы i младших разрядов сумматора 2 синуса, а к свободным входам стар-, ших разрядов подключен старший раэ- , ряд регистра 3 косинуса. А1налогично осуществляется связь между выходами сумматора 2 синуса и входами сумматора 4 косинуса. Такое соединение объясняется особенностями двоичной арифметики в дополнительных кодах.

Для повьш1ения точности вычисления функций синуса и косинуса в генераторе осуществляет-ся операция округлекия произведений h Х„, и hy в системе (2). Округление реализуется подачей старшего из отбрасываемых разрядов с номером i+1 на вход переноса сумматора.

Генератор работает следующим образом.

В нулевой момент времени в регистрах 1 синуса и 3 косинуса устанавливаются начальные условия колебаний. Установка производится блоком 5 синхронизации по входам установки регистров. В регистре 1 синуса фиксируется нулевое значение, а в регистре 3 косинуса - значение кода, соответствующее амплитуде колебаний. Сумматор 2 синуса суммирует код регистра 1 синуса с кодом регистра 3 косинуса, который путем сдвига вправо умножен на коэффициент h. Суммирование лроизво- дится с учетом сигнала переноса. В результате на информационных входах регистра 1 синуса формируется KOrf

следующего состояния регистра 1 сину- 25 нен с входом первого операнда суммаса, а следовательно, и следующего

значения выходной функции синуса.

Этот код с коэффициентом h поступает

также на вторые входы сумматора 4

косинуса, который проводит суммирова- зо Ций соответственно синуса и косинуса

тора косинуса, выход которого соединен с информационным входом регистра косинуса, выходы регистров синуса и косинуса соединены с выходами функние его с кодом регигтра 3 косинуса. Суммирование проводится также с учетом переноса от (i+1)-ro разряда сумматора 2 синуса. На информационных входах регистра 3 косинуса образуется код следующего состояния функции косинуса. С приходом от блока 5 синх- ронизации синхроимпульса на входы синхронизации регистров 1 синуса и 3 косинуса регистры принимают состояния следующих значений формируемых функций и весь вычислительный процесс повторяется. После окончания формирования периода выходных колебаний функция синуса изменяет знак с минуса на плюс, при этом старший разряд регистра синуса переходит из единицы в нуль. Этот сигнал поступает на вход блока 5 синхронизации, который при помоши сигналов с выхода разрешения записи и выхода установки производит восстановление начальных условий в регистрах 1 синуса и 3 косину35

40

45

50

генератора, выходы разрешения записи и синхроимпульсов блока синхронизации соединены с входами соответственно разрешения записи и синхронизации регистров синуса и косинуса, о т - личающийся тем, что, с целью повьшзения точности, выход i-x старших разрядов сумматора синуса соединен с входом второго операнда сумматора косинуса, вход переноса которого соединен с выходом ()-ro разряда сумматора синуса, вход переноса которого соединен с выходом (i+1)-ro разряда регистра косинуса, выход i-x старших разрядов которого соединен с входом второго операнда сумматора синуса, входы начальной установки регистров синуса и косинуса соединены с выходом задания начальных условий блока синхронизации,вход перезапуска которого соединен с выходом знакового разряда регистра синуса.

са. Затем процесс формирования периода выходных колебаний повторяется.

Пример реализации блока 5 синхронизации представлен на фиг,2. Генератор 6 прямоугольных импульсов осуществляет выработку сигналов синхронизации на вь.ходе синхроимпульсов блока 5 син}.ронизации. D-триггеры 7 и 8 формируют сигналы установки и разрешена э соответственно при поступлен;{и на вход блока 5 синхронизации перепада из единицы в нуль со старшего разряда регистра 1 синуса.

Формула изобретения

Генератор синусоидальных колебаний, содержащий сумматор синуса, регистр синуса, сумматор косинуса, регистр косинуса и блок синхронизации,

причем выход регистра синуса соединен с входом первого операнда сумматора синуса, выход которого соединен с информационным входом регистра синуса, выход регистра косинуса соедитора косинуса, выход которого соединен с информационным входом регистра косинуса, выходы регистров синуса и косинуса соединены с выходами функ5

0

5

0

генератора, выходы разрешения записи и синхроимпульсов блока синхронизации соединены с входами соответственно разрешения записи и синхронизации регистров синуса и косинуса, о т - личающийся тем, что, с целью повьшзения точности, выход i-x старших разрядов сумматора синуса соединен с входом второго операнда сумматора косинуса, вход переноса которого соединен с выходом ()-ro разряда сумматора синуса, вход переноса которого соединен с выходом (i+1)-ro разряда регистра косинуса, выход i-x старших разрядов которого соединен с входом второго операнда сумматора синуса, входы начальной установки регистров синуса и косинуса соединены с выходом задания начальных условий блока синхронизации,вход перезапуска которого соединен с выходом знакового разряда регистра синуса.

I:I

(pue.Z