Устройство для вычисления тригонометрических функций Советский патент 1982 года по МПК G06F7/548 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и устройствах.

Известно устройство для вычисления тригонометрических функций, содержащее счетчик аргумента, формирователи приращений функций, регист приращения, накапливающий сумматор, блок приведения аргумента-, сумматор. схемы сравнения, блок регистрации результатов, регистр итераций 1.

Его недостатком является функциональная сложность и невысокая надежность работы, получение высокой точности вычислений требует больших аппаратурных затрат.,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для вычисления тригонометрических функций, содержащее два интегратора, первые входы которых под- ключены к входу устройства, два умножителя и два сумматора, причем выходы первого и второго интеграторов подключены соответственно к первым входам первого и второго умножителей и к первым входам первого и второго сумматоров, выходы которых соединены «соответственно с вторыми входами второго и первого интеграторов а вход устройства соединен с вторыми входами первого и второго умножителей, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно второго и первого сумматоров 2.

Недостатком известного устройства является функциональная сложность дополнительно вводимого для повЕлшения точности оборудования и отсутствие мер по предотвращению накопления ошибок, что в конечном счете усложняет устройство, уменьшает надежность его работы и снижает точность вычислений.

Цель изобретения - повышение точности и уменьшение аппаратных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ВЕЛчисления тригонометрических функций, содержащее

20 первый и второй интеграторы, причем первый выход первого интегратора соединен с первьш информационным входом второго интегратора, первый информационный вход первого и второй информационный вход второго интегратора соединены с входом приращения аргумента устройства, введены три элемента И, два триггера, элемент НЕ и элемент : ИЛИ-НЕ, причем первый выход второго

30 интегратора соединен с вторым инфррмационным входом первого интегратора, вторые выходы первого и второго инте раторов являются соответственно выхо дами кода синуса и косинуса устройст ва, вход ввода константы, нуль которого соединен с первым входом первог элемента И, выход которого соединенГ с установочным входом первого интегЙатора, вход ввода константы 0,5 уст ройства соединен с первым входом вто рого элемента И, выход которого соединен с установочным входом второго интегратора, вход синхросигналаустройства соединен с первьам входом третьего элемента И и через элемент НЕ с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, вторые входы элемента ИЛИ-НЕ и треть его элемента И соединены с вторым вы ходом первого интегратора, выход тре тьего элемента .И соединен с первыми входами первого и второго триггеров, вторые входы которых соединены с выходами соответственно элемента ИЛИНЕ и первого триггерй, выход второго триггера соединен с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ, выход первого триггера соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит интеграторы 1 и 2, элемент И 3, триггеры 4 и 5, элемент НЕ б, элемент ИЛИ-НЕ 7, элементы И 8 и 9, вход 10 упрощения аргумента, вход 11 синхросигнала, выход 12 кода синуса, вйход 13 кода ко синуса, входы 14 и 15 ввода констант Устройство работает следующим образом. Независимая переменная в виде при ращений ДХ, поступающая на вход 10 устройства, возбуждает управляющие входы интеграторов 1 и 2. На первых выходах интеграторов формируются сиг налы дифференциалов 1-го порядка. Известно, что независимо от испол зуемого метода вычислений тригономет рических функций по приращениям, при длительных вычислениях В устройстве накапливаются ошибки, существенно снижающие точность вычисления. Для исключения накопления ошибок в интеграторах в моменты перехода вы ходной функции первого интегратора, T.e.sinX, из отрицательной области в положительную, вырабатывается сигнал коррекции, который осуществляет ввод в интеграторы начальных условий т.е. в первый интегратор записывается нуль, а во второй интегратор - 0, Данная коррекция выполняется с помощью дополнительно введенных в устройство двух триггеров 4 и 5 трех элементов И 3,8 и 9 элемента ИЛИ-НЕ 7 и элемен та НЕ 6., Выполнение коррекции осуществляется следующим образом. При sin X, находящемся в отрицательной области, отрицательный код sinX возбуждает второй вход элемента И 3, на второй вход которой подается сиНхронизирукедий сигнал с входа 11, совпадающий по времени с знаковым разрядом кода. В результате этого возбуждается выход элемента И 3,(в моменты совпадения знакового разряда с интегратора 1 и синхроимпульса 11),)который постоянно держит триггеры 4 и 5 в состоянии нуля. При изменении знака в коде sin X, что происходит тогда, когда sin х из отрицательного становится положительным, элемент И 3 закрывается, снимая тем самым с триггеров 4 и 5 сигнал обнуления. При переходе sin X в положительную область на выходе элементов ИЛИНЕ 7 , формируются сигналы (инверсные сигналам синхроимпульсов 11), которые |воэбуждают счетный вход триггера 4. Йервый сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 переводит триггер 4 в сос, который при этом возтояниебуждает вторые входы элементов И 8 и 9. Чти элементы в свою очередь пропускают коды О и 0,5 (начальные условия для интеграторов) на входы установки начальных условий интеграторов . По второму сигналу на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 триггер 4 возвращается в нулевое состояние. Формируемый при этом на его выходе сигнал, приложенный к счетному входу триггера 5, переводит последний в состояние 1, возбуждая его выход. Сигнал с выхода триггера 5 возбуждает третий вход элемента ИЛИ-НЕ 7, благодаря чему этот элемент переходит в состояние, при котором на ее выходе непрерывно присутствуют сигнал О. Тем самым, схема коррекции переходит в стабильное состояние, (триггер 4 в состоя, триггер 5 в состояние ) до тех пор, пока sin X находится в положительной области. При возвращении sin х в отрицательную область схема коррекции возвращается в исходное состояние - триггера 4 и 5 в состояние О, в которой она находится до следующего момента перехода X из отрицательной области в положительную. , Предлагаемое устройство для вычисления тригонометрических функций по сравнению с известными имеет лучшие технические характеристики по надежности и точности вычислений, что позволяет его использовать с большей эффективностью в специализированных вычислительных устройствах и машинах, в особенности в навигационных системах и системах автоматического регулирования. Это обуславливается введением в устройство вычисления тригонометрических функций элементов, обеспечивающих коррекцию работы устройст ва, что позволяет существенно повысить точность вычислений, ,не зависящую от длительности вычислительного процесса, что позволяет использовать устройство в системах с большим временем непрерывной автономной работы. Выбор структуры устройства вычисления тригонометрических функций, выполненной на двух интеграторах, обес печивает существенное упрощение схем предлагаемого устройства и повышение его надежности, благодаря чему упрощается его эксплуатация. Формула изобретения Уст хэйство для вычисления тригоно метрических функций, содержащее пер,вый и второй интеграторы, причем пер вый выход первого интегратора соединен с первым информационным входом второго интегратора, первый информационный вход первого и второй информационный йход второго интеграторов соединены с входом приращения аргумента устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены три элемента И, два триггера, элемент НЕ. и элемент ИЛИ-НЕ, причем первый выход второго интегратора соединен с вторым информационным входом первого ин тегратора, вторые выходы первого и второго интеграторов являются соответственно выходами кода синуса и косинуса устройства, вход ввода константы, нуль которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого интегратора, вход ввода константы 0,5 устройства соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с установочным входом второго интегратора, вход синхросигнала устройства соединен с первым входом третьего элемента И и через элемент НЕ с первым входом элемента ИЛИ-НЕ вторые входы элемента ИЛИ-НЕ и третьего элемента И соедидены с вторым выходом первого интегратора, выход третьего элемента И соединен с первыми входами первого и второго триггеров, вторые входы которых соединены с выходами соответственно элемента ИЛИ-НЕ и первого триггера , выход второго триггера соединен с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ, выход первого триггера соединен с вторыми входами первого и второго элементов И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 679990, кл, G Об F 7/548, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР 678491, кл. G 06 F 7/548, 1979 (прототип) .