Генератор синусоидальных колебаний

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (58 4 С 06 F 1 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) ):т

4 Р

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 4227245/24-24 (22) 28.01.87 (46) 15.09.88. Вюл. 0 34 (71) Томский политехнический институт им. С.M ° Кирова (72) Ю.К,Рыбин и В.В.Мошкин (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1003080, кл, G 06 F 7/548, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 905815, кл. G 06 F 7/548, 1979.

„„80„„1423998 A 1 (54) ГЕНЕРАТОР СИНУСОРЩАЛЬНЬБ КОЛЕБАНИЙ (57) 11зобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении генераторов гармонических колебаний на основе синусно-косинусного преобразования.

Белью изобретения является повышение точности и помехозащищенности за счет периодической установки на начальное состояние при измерении зна1423998 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, (i+1.)-й разряд регистра косинуса соединен с входом P сумматора синуса 2, выходы старших разрядов сумматора синуса 2 подключены к вторым входам сумматора косинуса 4,(i+1) -й разряд сумматора синуса подключен к входу

P 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 региn — номер такта.

Предлагаемый генератор реализует вычисление системы уравнений (2), причем шаг Ь 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 следующей формулой:

-Р

1IS . h=2+i, где r — число двоичных разрядов сумматоров и регистров; — число старших разрядов, Сигналы с выходов i старших раз21) рядов регистра 3 косинуса подаются на входы i младших разрядов сумматора

2 синуса„ а к свободным входам старших разрядов подключен старший раз, ряд регистра 3 косинуса. Аналогично

25 осуществляется связь между выходами сумматора 2 синуса и входами сумматора 4 косинуса. Такое соединение объясняется особенностями двоичной арифметики в дополнительных кодах, 3О Для повышения точности вычисления функций синуса и косинуса в генераторе осуществляется операция округле(3) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испрльзовано при построении генераторов гармонических колебаний.

Целью изобретения является повышение точности и помехозащищенности путем периодической установки на начальное состояние при изменении зна ка 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 сийуса, сумматор 2. синуса, регистр 3 косинуса, сумматор 4 косинуса и блок

5 синхронизации. Блок 5 синхронизации содержит генератор 6 импульсов, триггеры 7 и 8.

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

X + Х = 0 (1)

Применяя дискретное преобразование

Лапласа, получаем следующую систему рекуррентных уравненюЪ:

Xh„Xn hyN (2) уи м 4-<

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

Хп = А sin hnt 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 22, в предлагаемом генераторе его величина не превышает

0,157, Кроме того, операция округления, которая реализуется связями (i+1) -х разрядов регистров 1, 3 с входами переноса P сумматоров 2, 4, позволяет сделать погрешность разрядной сетки знакопеременной. 2 ил.

2 л где А — коэффициент, зависящий от начальных условий и от шага вычисления h;

h — шаг вычислительного процесса;

998

:3 1423 ния произведений h Х „,, и Ьу„ 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 11, Суммирование;производится с учетом сигнала переноса. В результате на информационных зходах регистра 1 синуса формируется код следующего состояния регистра 1 синуса, а следовательно, и следующего значения выходной функции синуса.

Этот код с коэффициентом h поступает также на вторые входы сумматора косинуса, который проводит суммирование его с кодом регистра 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

1 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, которьФ при помоши сигналов с выхода разрешения записи и выхода установки производит восстановление начальных условий в регистрах 1 синуса и 3 косинуса. Затем процесс формирования периода выходных колебаний повторяется.

Пример реализации блока 5 синхронизации представлен на фиг ° 2. Генера5 тор 6 прямоугольных импульсов осуществляет выработку сигналов синхронизации на Bh..<îäå синхроимпульсов блока 5 сии рониэации. D-триггеры 7 и 8 формируют сигналы установки и раэрешенкч соответственно при поступлении на вход блока 5 синхронизации перепада иэ единицы в нуль со старшего разряда регистра 1 синуса, 15 Формула изобретения

Генератор синусоидальных колебаний, содержащий сумматор синуса, регистр синуса, сумматор косинуса, регистр косинуса и блок синхронизации, 2п причем выход регистра синуса соединен с входом первого операнда сумматора синуса, выход которого соединен с информационным входом регистра синуса, выход регистра косинуса соеди25 нен с входом первого операнда сумматора косинуса, выход которого соединен с информационным входом регистра косинуса, выходы регистров синуса и косинуса соединены с выходами функ3ц ций соответственно синуса и косинуса генератора, выходы разрешения записи и синхроимпульсов блока синхронизации соединены с входами соответственно разрешения записи и синхронизации регистров синуса и косинуса, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности> выход i-x старших разрядов сумматора синуса соединен с входом второго операнда

40 сумматора косинуса, вход переноса которого соединен с выходом (i+1)-го разряда сумматора синуса, вход переноса которого соединен с выходом (i+1)-го 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, Составитель A.Çoðèí

Редактор А.Маковская Техред Л.0лийнык Корректор П.П .Пилипенко

Заказ 4687/50 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4