Цифровой генератор гармонических колебаний Советский патент 1978 года по МПК G06F1/02 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах цифровых радиально-круговых разверток, устройствах цифрового автоматического управления, в тригонометрических вычислителях, в цифровых анализаторах и др. для генерирования синусоидально-меняющихся кодов и частоты.

Известен цифровой генератор гармонических колебаний, содержащий умножитель, делитель частоты, коммутатор, реверсивные счетчики и триггеры 1.

Известный генератор работает ио принцицу двоичного интегрирования, что ириводит к накоплению погрешности и снижает точность воспроизведения функции.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является цифровой генератор гармонических колебаний, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого подключен к входу п-разрядного счетчика аргумента, k () младших разрядов которого, с нулевого до (k-1)-й, подключены своими выходами к первой группе управляющих входов преобразователя частоты импульсов, выходы двух старщих разрядов счетчика аргумента, (п-1)-го и (п-2)-го, подключены к Входам формирователя знаков генерируемых функций, выход (п-2)-го разряда -

к соответствующему управляющему входу коммутатора, выходы коммутатора - к входам реверсивных счетчиков 2.

Недостатком известного генератора является сложность, вызванная необходимостью корректировки его состояния по мере накопления погрещности воспроизведения функции, а также невозможность получения кода суммы синуса и косинуса без дополнительных аппаратурных затрат.

Целью изобретения является упрощение цифрового генератора гармонических колебаний и расширение его функциональных возможностей, а именно, дополнительное генерирование суммы синуса и косинуса.

Поставленная цель достигается тем, что генератор содержит управляемый инвертирующий блок и коммутатор каналов синуса и косинуса, причем выходы разрядов

счетчика аргумента, с /г-го по (п-3) -и, подключены к информационным, а первый выход генератора тактовых импульсов - к управляющему входу управляемого инвертирующего блока, выходы которого подключены к второй группе управляющих входов преобразователя частоты импульсов, тактовый вход преобразователя частоты импульсов подключен к второму выходу генераторов тактовых импульсов, выход к информационному входу коммутатоpa каналов синуса н косинуса, управляющие входы которого подключены соответственно: нервый н второй выходы генератора тактовых импульсов, а также выход (п-2)-го разряда счетчика аргумента подключены соответственно к первому, второму и третьему управляюш,ему входу коммутатора каналов синуса и косинуса, выходы которого подключены к информационным входам коммутатора, кроме того, и двух инверторов, причем . первые входы первого и четвертого элементов И непосредственно, а второго н третьего - через первый инвертор подключены к первому управляющему входу коммутатора каналов синуса и косинуса, вторые входы всех элементов И - к второму управляюи1;ему входу, третьи входы второго н четвертого элементов И непосредственно, а первого и третьего элементов И через второй инвертор подключены к третьему управляющему входу, четвертые входы всех элементов И подключены к информационному входу коммутатора каналов синуса и косинуса, выходы первого и второго элементов И через нервый, а третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ нодключены к соответствующим выходам коммутатора каналов синуса и косинуса.

На чертеже изображен цифровой генератор гармонических колебаний.

Генератор содержит счетчик аргумента 1, управляемый инвертирующий блок 2, преобразователь 3 частоты импульсов, коммутатор 4 каналов синуса и косинуса, коммутатор 5, реверсивные счетчики 6, 7, формирователь 8 знаков генерируемых функций, генератор 9 тактовых имнульсов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 9 тактовых имнульсов вырабатывает две серии импульсов: с частотой FO на первом выходе (А), с частотой - на втором выходе (Б). Разряды с k-ro по (п-3)-й счетчика аргумента 1 задают значение аргумента в пределах Оч-90°, а единица k-ro разряда определяет величину очередного интервала аппроксимации функций синуса и косинуса. Период наполнения k младщих разрядов, с нулевого по (k-1)-й, равный , определяет период формирования функций на одном интервале аппроксимации. Абсолютное значение функций синуса и косинуса формируются на выходах реверсивных счетчиков 6, 7. Число импульсов, поступающих на входы каждого из счетчиков 6, 7 на каждом очередном участке линейной аппроксимации, лежит в пределах 14-2 определяется пропорционально производной линейно-аппроксимирующей функции и задается преобразователем частоты импульсов 3. Преобразователь частоты импульсов достаточно запрограммировать лищь для углов а , например, для функции синуса.

Так, например, если на участке

л ч II и и Г1 я аппроксимации с начальным значением аргумента Ог, которое задается разрядами k-(n-3) счетчика аргумента, на вход реверсивного счетчика (6 или 7) должно поступить М импульсов (), следовательно, М кодовых комбинаций (равноотстоящих или произвольных) на выходах младших разрядов счетчика 1 должны быть

разрешающими (при заданной кодовой комбинации аг для прохождения импульса со входа преобразователя частоты (точка Б) на его выход (точка Я). Такое программирование осуществляется для каждого состояния выходов разрядов k-(n-3) счетчика 1 и, таким образом, преобразователь частоты 4 может быть представлен как комбинационная схема с двумя группами управляющих входов и одним тактовым

входом. Конкретное логическое описание блока 4 зависит от особенностей аппроксимирующей функции. Благодаря наличию второго (Б) выхода тактового генератора каналы синуса и косинуса разделены во времени: в паузе между тактовыми имнульсами с первого выхода генератора 1 (точка А) коммутаторы 4, 5 обеспечивают подключение счетчика 6, а во время действня тактового импульса - счетчика 7, либо наоборот, в зависимости от значения знакового разряда п - 2 счетчика 1. При этом для канала синуса код аргумента а нодается ia входы блока 3 в прямом, а для косинуса в инверсном виде (либо наоборот), обеспечивая переход к дополиител :ному углу 90°-а.

Коммутатор 5 по сигналам с (п-2)-го разряда счетчика 1 переключает выходы коммутатора каналов 4 на суммирующие

или вычитающие входы счетчиков 6, 7. На выходе Я присутствуют импульсы обоих каналов, следовательно, их сумма пропорциональна сумме синуса и косинуса, взятых по модулю.

В рассмотренном генераторе гармонических колебаний по сравнению с известным исключен один преобразователь частоты импульсов и делитель частоты, отсутствуют блоки корректировки состояний реверсивных счетчиков, кроме того, дополнительно обеспечено формирование кода суммы синуса и косинуса.

Формула изобретения

1. Цифровой генератор гармонических колебаний, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого подключен к входу я-разрядного счетчика

аргумента, k () младших разрядов которого, с нулевого по (k-1)-й, подключены своими выходами к первой группе управляющих входов преобразователя частоты импульсов, выходы двух старших разрядов счетчика аргумента, (п-1)-го н (п-

21-го. подключены к ;-лОда.м bop-iiM-OEJTOля знаков генерируемых функцигг, выход (/г--2)-го разряда - к соответствующему унравляющему входу коммутатора, выходы коммутатора - к входам реверсивных счетчиков, от л н ч а ю щи и с я тем, что, с целью упрощения цифрового генератора гармонических колебаний н расщирения его функциональных возможностей за счет дополнительного генернрования суммы ciij нуса и косинуса, он содержит управляемый инвертирующий блок и коммутатор каналов синуса и косинуса, нричем выходы разрядов счетчика аргумента, с k-ro по («- 3)-й, иодключеиы к информационным, а нервый выход генератора тактовых имнзльсов-к унравляющему входу унавляемого инвертирующего блока, выходы которого нодключены к второй группе унравляющих входов преобразователя частоты импульсов, тактовый вход преобразователя частоты импульсов подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, выход - к информационному входу коммутатора каналов синуса и косинуса, нервый и второй выходы генератора тактовых имнульсов, а также выход («-2)-го разряда счетчика аргумента подключены соответственно к первому и второму и третьему унравляющему входу коммутатора каналов синуса и косинуса, выходы которого иодключены к информационны входам коммутатора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что коммутатор каналов синуса н косинуса состоит нз четырех элементов И, двух элементов ИЛИ и двух инверторов, причем первые входы первого и четвертого элементов И непосредственно, а второго и третьего - через первый инвертор нодключены к первому управляющему входу коммутатора каналов синуса и косинуса, вторые входы всех элементов И - к второму управляющему входу, третьи входы второго и четвертого элементов И непосредственно, а нервого и третьего элементов И - через второй инвертор подключены к третьему управляющему входу, четвертые входы всехэлементов Инодключены к информационному входу коммутатора каналов синуса и косинуса, выходы первого и второго элементов И через первый, а третьего и четвертого элементов И через второй элемент ИЛИ подключены к соответствующим выходам коммутатора каналов синуса и

5 косинуса.

Источники информации, принятые во вниманне при экспертизе

1Авторское свидетельство СССР № 419896, КЛ.2 G 06F 15/34, 03.05.71.

2Автопское свидетельство СССР № 390520, КЛ.2 G 06F 1/02, 26.04.71.

Fd

.:l

Fn sLnXn

S0°-ffi

Фиг.