Частотно-импульсное устройство для вычисления тригонометрических функций

 

I

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских.

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕПЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. G 06g 7f22

3 а я вл е н о 06Х,1971 (№ 1654889 18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05. 1111.1973. Бюллетень, а 29

Дата опубликования описания З.Х11.1973

Гасударственный комитет

Совета Миниатрав СССР па делам изааретений н открытий

УДК 681.335.813(088.8) Авторы изобретения

Г. О. Паламарвк, Н. И. Иола и В. Н. Соломаха

Рязанский радиотехнический институт

Заявитель

ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к области вь|числительной техник и и может быть использовано для решения IIIHpOIKOI круга задач в составе навигационного контрольно-измерительного оборудования и в различных моделирующих, стаповках.

Известен сппуспо-косинусный функциональный преобразователь, содержащий реверси вш>й счетчик, преобразователь частоты в код, блок определения интервала, датчики образцовых частот, блок выдачи результатов, дешифратор, делитель частоты, частотно-импульсные следяш *e блоки и логические схемы.

Недостапком известного устройства я вляется низкая точность воспроизведения синуснокосинусных зависимостей, обусловленная погрешпостямп греобразователя частоты в код и нел гнейных преобразований.

Целью изобретения я вляется повышение точности частотно-импульсного устройспва при сохранении непрерывного характера обр а бо тки и:rôîð м а ци и.

Для вьнполнения этой цели предложенное устройство содержит логическую схему, входы которой по;клк.челы к одному из выходов делителя частоты и к выходу старшего разряда преобразователя частоты в код, и четыре группы им пульсно-потенциальных схем

«И», потенциальные входы которых соединены с выхочамп де шифратора блака определеция интервала. Импульсные входы двух групп подключены к выходам .первого датчика образцовых частот, а выходы через схемы

«ИЛИ» подсоединены к потенциальным вхо5 дам двух дополнительных импульсно-потенциальных схем «И», им пульсные входы которых подключены к выходу логической трпггерной схемы, а выходы через схемы «ИЛИ» соединены с первыми входам и реверсивных

10 счетчиков частотно-импульсных следящих блоков. Им пульсные входы двух других груатп импульсно- потенцциальных схем «И» соединены с выходами второго датчика образцовых частот, а нх выходы через схемы «ИЛИ» под15 ключепы ко вторым .входам реверси вных счетчиков частотно-импульсных следящих блоков.

Два гхода бло|ка выдачи результатов соединены с потенциальным и выходамп двух младших разрядов преобразователя частоты в код

20 блока определения интервала.

На фнг. 1 представлена схема устройства, которое содержит блок определения интервала 1, состоящий из преобразователя частоты в код 2 и дешифратора 8, датчик образцовых

25 частот 4, логические схемы б, импульсно-потенциальные схемы «И» б, 7, схему «ИЛИ» 8, датчик образцовых частот 9, схемы «ИЛИ»

10, 11, частотно-импульсные следящ|ие блоки

12, 18, блок выдачи результатов 14, реверсив30 ные счетчики 1б и делители частоты 1б; на

389517

3 фиг. 2 показаны выходные сигналы устройст ва; на фиг. 3 — график иопользования параметров линейных участков для образования функций

Z, = sinх, Z = cosx.

Вход F устройства подключен ко входу преобразователя 2 блока определения интервалов 1, соединенного остальными входами с шинами опорных частотных составляющих (Fp/2;) с делителя частоты.

Потенциальные входы первых д вух разрядов преобразователя 2 соединены со входами блока выдачи результатов 14, а остальные— со входами дешифратора 3 участков аппроксимации, подключенного выходом к потенциальным входам четырех груп и схем «И» б, импульсные входы которых соединены с выходами датчи ков 4 и 9, входы которых подключены к шуринам опорных частотных составляющих.

Частотный выход последнего разряда преобразователя 2 подключен ко входу логической схемы 5, соединенной вторым входом с шиной опорной частотной составляющей, а выходом — с потенциальными входами д|вух схем «И» 7. Импульсные входы последних через схемы «ИЛИ» 8 подключены к выходам двух групп схем «И» б, а выходы — ко входам схем «ИЛИ» 10, 11.

Второй вход схемы «ИЛИ» 10 через схему

«ИЛИ» 8,подключен к выходам третьей группы схем «И» б, а выход — к суммирующему входу счетчика 15 частотно-им пульсного блока 12, у правляющего делителями частоты 1б. з

Выход схемы «ИЛИ» 11, второй вход которой соединен с выходом следяшего частотно-импульсного блошка 13, подключен к вычитающему входу ее счетчика 15. Его суммирующий вход через схему «ИЛИ» 8 подключен к вы- 40 ходам четвертой группы схем «И» б. Другие входы блоков 12 и 13 подключены к шине опорной частотной составляющей и ко входам блока выдачи результатов 14.

Устройство предназначено для воспропз ве- 45 дения зависимостей вида

Z, = A sin X, Z, = Acos X и представляет собой двухканальный функ- у> циональный,преобразователь, в каждом из каналов которого для каждого квадранта моделируется соответственно множительно-синусная и множительно-косинусная зависимости в интервале (О, и/2). При изменении а ргумента 55 в пределах (— 2п, +2л) на выходы устройства коммутируются выходы двух, каналов, реа »sysr Zi=A I sin Х ) и Z =A ) cos Х (, и формируются сигналы sign Z>, sign Z (фиг. 2).

В основу моделирования синусной и коси- 60 нусной зависимостей в интервале (О, и/2) положен метод кусочно-линейной аппроксимаци и функций (фиг. 3). При этом иапользуются одни и те же параметры линейных участков (tgn;, Z ) в соответствии с моделируюшими выражениями для j-то у часгка аппроксимации:

Z = Z; + (Х вЂ” Х,) tg а,, (1)

Z" = Z„J, g — (Х вЂ” Х ) tg а(п — 1+ 2).

Входная частота F,=- Х поступает па вход преобразователя 2 блока о пределения интервала 1, .первые два разряда которого фиксируют двоичный код номера квадранта, в котором находится значение аргумента Х, а остальные — двоичный код номера участка аппроксимации j. При этом опорная частотная соста вляющая старшего разряда преобразователя 2 соответствует 0,5. Х„„,, = и., a er o младшего разряда определяет величину . частка а ппроксимации ЛХ=Х,— Х; ь

Согласно принципу действия преобразователя 2 на каждый его последующий разряд ,поступает разность входной частоты F, и суммы тех частотных составляющ1их, наличие которых в частоте Г, за фи ксировано на предыд .щих разрядах.

Таким образом, с выхода второго разряда па последующие, определяющие код / участка аппроксимации, поступает частота, значение которой соответствует X — (К вЂ” 1) —, где

К=1,2,3,4 — номер квадранта, а с последующего разряда на вход логической схемы 5— частота (F.„— F,), соответствующая разности (Х вЂ” Х;). Логическая схема 5 в совокупности со схемами «И» 7 позволяет реализовать операциями умножения

Fx+ "х/

F tga,.

Рд в первом канале и х — "х/

Fфап — 1 2

Fð во втором.

Частоты Р1дк; и FZ;, моделирующие параметры линейных участков а п проксимации, представляют собой неравномерно раопределенные последовательности импульсов, которые образуются как сумма частотных двоичных составляющих, получаемых с делителя частоты 1б с соответствующими разрядными коэффициентами а; и

Fo

F= а, 2 где

1, если F p/2 присутствует в «наборе»; а =

О, если Fp/2 отсутствует в «наборе»;

F p — опорная частота, поступаюшая,на вход делителя частоты 1б;

n — количество двоичных составляющих, участвующих в «наборе».

На схеме «ИЛИ» 10 суммируется результат умножения с первого канала с соответствующей частотой F

МE

389517

Следящие блоки 12 и 18 сглаживают «па-. чечный» характер информации результатов умножен ия и осуществляют умножение синусной и косинусной зависимостей на коэффициент

F . Кроме того, на реверсивном счетчике следящего блока 18 вычитается частота F,„ и результаты умножаются .на второй канал.

Моделирующие выражения для каждого из канало в на 1-м участке а ппрэксима ции записываются в ваде

Fä

F = Ftgu>+ F

F() F 1 z1

F х — Fx>

Р," = ", Fz„ +, . 1+2

Fo

3 (2)

Сравнение выражений (1) и (2) локазывает, что устройство моделирует аппроксимирующую зависимость (1) при вы полнении условия: и одновременно ее умножение на величину А

npm,выполнении условия:

Рд =А

Реализация зависимостей Z =A sin Х(и

Z — — А (cosХi в интервале (— 2л, +2л) и формирование соответствующих сигналов sign Z и sign Z> на выходе устройства осуществляется с помощью блока выдачи результатов 14, который коммутирует выходы двух;каналов устройства и формирует соответствующие знаки на выходе вычислителя.

Предмет изобретени я

Частотно-импульсное устройство для вычисления тригонометричеоких функций, содержа5 шее блэк определения интервала с преобразователем частоты в код, соединенным с дешифратором, два датчика образцовых частот, входы которых подключены к .выходам делителя частоты, д ва частотно-импульсных следящих

10 блэка с реверсивными счетчиками, логическими схемами, импульсно-;потенциальными схемами «И» и делителями частоты, выходы ссоторых подключены ко входам блока выдачи результатов, отличавшееся тем, что, с целью

15 повышения точности, оно содержит логическую схему, входы которой подключены к одному из выходов делителя частоты и к выходу старшего разряда преобразователя частоты в код, и четыре группы импульсно- потенци20 альных схем «И», потенциальные входы которых соединены с выходами деш ифратора блока эпределения интервала; импульсные входы двух rpyee под ключены к выходам первого датчика образцовых частот, а выходы через

25 схемы «ИЛИ» подсоединены к потенциальным входам двух дополнительных импульсно- .потенциальных схем «И», им пульсные входы которых подключены к выходу логической схемы, а выходы через схемы «ИЛИ» соединены

30 с первыми входами реверсивных счетчиков частотно- им пульсных следящих блэков; имлульоные,входы двух других групп импульснопотенциальных схем «И» соединены с выходами второго датчика образцовых частот, а их

35 выходы через схемы «ИЛИ» подключены ко вторым входам реверсивных счетчиков частотно-импульсных следящих блоков; два входа блока выдачи результатов соединены с потенциальными выходами двух младших разрядов

40 преобразователя частоты в код блэ«а определения ч травила.

389517 7Р 1 nor

4 т 1г

Фиг. 5

Со тавитсль О, Сахаров

Техрсд J1. Грачева

Корректор М. Лейзерман

Редактор Л. Утехина

Типографпл, пр. Сап»попа, 2

Заказ .210 12 Изд. № 756 . Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ 1осударсгвеппс-.:; ко .птега Совета Министров СССР по делам изобретении li открытий

Ио -ква Ж-35 Р.увзскаа паб 4 5