Синусно-косинусный функциональный преобразователь Советский патент 1976 года по МПК G06F15/34 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к специализированным вычислителям и предназначено для преобразования последовательности импульсов по синусоидальной и косинусоидальной зависимости.

Известен синусно-косинусный функциональный преобразователь, содержащий блок линейных преобразователей, триггер знака, две группы элементов «ИЛИ, счетчик приращений и группу переключателей, первые выходы которых соединены с входами первой группы элементов «ИЛИ, а управляющие входы под ключены к соответствующим выходам счетчика приращений.

Однако такие устройства позволяют формировать узкий класс функциональных завиI I 1 симостеи, ограниченных условием

в то время как для воспроизведения синусоидальных (косинусоидальных) зависимостей вида

f(x} Л -sin (0-х

при А (или й)1) требуется выполнение

dy

условия 1 -г- I ;оо. Кроме того, шаг изменеах

ния угла наклона аппроксимирующих отрезков ограничен емкостью счетчика приращений.

Изменение емкости этого счетчика с целью изменения угла наклона приводит к изменению длины аппроксимирующих отрезков, что влечет за собой появление дополнительных

погрешностей аппроксимации.

Цель изобретения - повышение точности

вычислений при воспроизведении значений функций по синусоидальной и косинусоидальной зависимостям.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый преобразователь дополнительно введены реверсивный счетчик и элементы задержки, входы которых соединены с соответствующими выходами блока линейных

преобразователей, подключенного входом к входу счетчика приращений, а выходы подключены к сигнальным входам группы переключателей, вторые выходы которых соединены с входами второй группы элементов

«ИЛИ, причем выходы обеих групп элементов «ИЛИ подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, а выход счетчика приращений соединен с входом триггера знака.

На чертеж.е показана структурная схем предлагаемого преобразователя.

Синусно-косинусный функциональный преобразователь содержит счетчик приращений 1, блок линейных преобразователей 2, элементы задержки 3, группу переключателей 4, две реверсивньи «ПЛИ группы элементов счетчик 7, т)иггсры 8, У, у;1равляел1ый ключ 10, счетчлк аргумента 11 п ключ 12. Функцконироваыис цред.чагаслюго устоойс ва основано па использовапии прнииипя кусочно-линейно аппроксимации ирп воспроиз ведепии фуикциоиальыои зависимости, причем участок сипусоиды (косипусоиды), соответствующий четверти периода, аппроксимируется одним отрезком с одиовремеииой коррекдпсй, заключающейся в дополпительпой аппроксимации двумя отрезками кривой, ордпиаты которой представляют собой разность между зиачепиями синуса (косинуса) на атом участке и соответстзу:ои|им ч зинченнями этих фуикций, получеииымн в результате предыдущей аппроксимации, с нослели 4они-1м суммированием соответствуюпдих значений всех аппрокс 1мирук)1цих отрезков. Если пеобходи.мо вычислеиия производить с более высокой точностью, то .мож}ю аппроксимировать каждый сегмеит, представляющий собой разность между истиипыми зиачепиями сииусов или косинусов {снпусоида, косииусоида) и аппроксимнрованны.ми значениями их, иолучеииыми в ,1ьтате предыдущего с}ммнрования, также ДВУМЯ отрезками. Увеличивая количество таких операг ий (п1аго;з KOi)peKiuni;. можно достпгать любую наперед заданную точность, причем для задашюй погреппюсти вычислений иссложио подсчитать необходнмое количество шагов коррекции, которые реализуются в устройстве параллельно на каждом такте. Таким образом, при аннаратурпой реа.тнзации подобной аппроксимации должны выполняться следующие операции: параллельное формирование отрезков прямых (число KOTopBix онределяется допустимой погрешностью аннроксимацин), име1они- х различные углы наклона к оси абсцисс и различную длину; суммирование текущих зиаченпй ордииат аппроксн.мируюнтих отрезков. Преобразователь работает следуюнднм образом. В исходном состояини все триггеры и счетчики находятся в нулевом состоянии. Ключ 12 разомкнут-режнм генерации функции сииуса. По сигиалу «Пуск триггер 9 иереводитсч в единичное состояние, что открывает управляемый ключ 10. Тактовые имнульсы, каждый из которых представляет собой едиипчпое нриращеиие аргумента ДА-, через ключ 10 ноступают на входы блока линейных преобразователей 2 и счетчика прнран1,ений 1, причем сигнал переполцения счетчика 1, емкость которого соответствует значеиию apryMeirra, равного 180°, поступает на счетпый вход триггера 8, перебрасывая его каждый раз в нротивоположное состояние. Так происходят формирование зцака воспронзводимой зависимости. Условимся, что единнчное состоянне т мнгера знака 8 соответствует отртндательиому знаку вычнсляе.люй функц 1и, а нулевое - положительному. Блок линейных преобразователей 2 по .мере поступления на его вход нриращеннй A.i формнрует на свопх выходах требуемые линейные зависимости с соответствующими углами наклона, которые через элементы задержки 3 поступают на первые входы еоответствующих переключателей 4, причем количество выходов преобразователя 2 зависит or заданной точности вычислений. Сигналы с соответствующих выходов счетчика нриращении 1 ностунают па другие входы нереключателей 4, изменяя знак приращений линейных зависимостей, поступающих на их первые входы. Таким образом, формируются анпроксимирующие отрезки соответствующей длпны с соответствующими углами наклона. С нервых выходов переключателей 4 сигналы, соответствующие линейным зависимостям, одинаковым по знаку (плюс), ноступают ца суммнрующий вход реверсивного счетчика 7 через грунну эле.ментов «ИЛИ 5 для еуммироваиня. Сигналы, соответствующие линейным завнсимоетям с обратным знако.м (л1Ин -с), со вторых выходов нереключателей 4 поступают иа вычитающий вход реверсивного счетчика 7 через группу элементов «ИЛИ 6. Элементы задержки 3 введены для разнесения во вре.менн снгналов, из которых фор:у1нруется приращение вычис.тяемой функции, предотвращая одновременное поступление сигналов па суммирующий и вычитаюни1Й входы реверсивиого счетчика 7. Приче1М время задержки каждого элемента 3 разлнчно и относится друг к другу как 1:2:3 ... Миннмальное время задержки определяется временем переходных процессов в реверсивном счетчике 7. Такое разнесение спгналов во времени позволяет формировать липейные зависимости с углами наклона от -90° до +90°. Результат вычисления формируется на реверсивном счетчике 7, а знак результа1а в трнггере 8. Если конечны.м результато.1 вычи1.леннй яв.1яется но.тучение нриращении функции на каждо.м шаге, то нужно нроизводить «Сброс реве)сивиого счетчика 7 носле каждого шага (нернода следования импульсов Ах). Использование счетчнка аргу.мента 11 (ключ 12 замкнут) нозволяет пронзводнть вычис. для дискретных значени11 аргумеита. В sTo.vi случае зиачение аргумента в дополннгел1зпом коде заносится в счетчик 11, после подачи на его вход импульсной последовательности, соответствуюн1,ей заданному аргу.ченту вычисляемой функции, иа выходе счетчика аргумента 11 ноявляется н.мнульс переполиеиия, поступающий на «нулевой уетановочный вход триггера 9, нереключая его в нулевое состояние. В результате этого ключ 10 закрывается, что соответствует окончанню процесса вычислений. Функционирование устройства при вычнслеНИИ КОСИНУСНОЙ зависимости аналогично. 0тличие заключается в том, что исходное состояние преобразователя будет следующим: з счетчик 7 заиосится значение, соответствующее Cos 0° 1 (cosO° sin90°), а Б счетчик прираитений 1 заиосится зиачеиие аргумеита, соответствующее Э0°.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е и и я

Сииусно-косииусный функциональный нреобразователь, содержащий блок лииейных преобразователей, триггер знака, две группы элелгеитов «ИЛИ, счетчик приращений и группу переключателей, первые выходы которых соединены е входами первой груипы элементов «ИЛИ, а управляющие входы подключены к соответствующим выходам счетчика приращений, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены реверсивный счетчик и элементы задержки, входы которых соединены с соответствующими выходами блока линейных преобразователей, подключенного входом к входу счетчика приращений, а выходы подключены к сигнальным входам группы переключателей, вторые выходы которых соединены с входами второй груипы элементов «ИЛИ, причем выходы обеих групп элементов «ИЛИ подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, а выход счетчика приращений соединеи с входом триггера знака.

1Q

{-f)(-)

и

, (+

f -5inKUJ

(-)