Цифровой генератор гармонических функций

 

ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ, содержащий четыре регистра сдвига, два сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены четыре триггера, счетчик, два элемента И, два элемента ЗИ-2ИЛИ, причем синхровход устройства соединен со счетным входом счетчика и управляющими входами четырех регистров сдвига, информационные выходы счетчика соединены с входами первого и второго элементов И, выход переполнения счетчика соединен со счетным входом первого триггера и с R -входом второго триггера, 5 вход которого соединен с выходом первого элемента И, информа1 онные выходы первого и второго регистров сдвига соединены с информационными входами соответственно третьего и четвертого регистров сдвига, первый вход первого сумматора соединен с выходом первого элемента ЗИ-2ИЛИ, второй вход - с информационйым выходом третьего регистра сдвига, а выход - с информационньо4 входом первого регистра сдвига и с D-входом, третьего триггера, первый вход второго сумматора соединен с выходом второго элемента ЗИ-2ИЛИ, второй вход с информационным выходом четвертого регистра сдвига, а выход с информационным входом второго регистра сдвига и с D -входом четвертого триггера, выход второго элемента И соединен с синхровходами третьего и четвертого триггеров, прямой выход первого триггера соединен с первыми входами первой и второй групп входов первого элемента ЗИ-2ИЖ, инверсньй выход первого триггера соединен с первыми входами первой и второй групп входов второ (Л го элемента ЗИ-2ИЛИ, прямой выход второго триггера соединен с вторыми входами вторых групп входов первого и второго элементов ЗИ-2ШШ, инверсный выход второго irtirrepa соединен с вторыми входами первых групп входов первого и второго элементов ЗИ-2ИЛИ, прямой вькод четвертого I триггера соединен с третьим входом (первой группы входов первого элемен ,та ЗИ-2РШИ, инверсный выход третьего триггера соединен с третьим входом второй группы входов втброго элемента ЗИ-2ИЛИ, третий вход второй группы входов первого элемента ЗИ-2ИЛИ подключен к информационному выходу второго регистра сдвига, инверсный вход первой группы входов второго элемента ЗИ-2ИЩ подключен к информационному выходу первого регистра сдвига и к выходу устройства .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН,1(д9 G 06 F 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3655683/24-24 (22) 24. 10.83 (46) 07.04.85. Бюл. Ф 13 (72) В.М.Архипов, А.И. Баранчиков, А.А.Логинов, M.Á.Hèêèôîðîâ, Б.В.Новоселов, Н.Г.Пимахина и Н.А.Сарычев -(53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 390520, кл. G 06 F 15/32, 1973.

2 ° Авторское свидетельство СССР

У 972487, кл. G 06 F 1/02, 1982. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ, содержащий четыре регистра сдвига, два сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены четыре триггера, счетчик, два элемента И, два элемента ЗИ-2ИЛИ, причем синхровход устройства соединен со счетным входом счетчика и управляющими входами четырех регистров сдвига, информационные выходы счетчика соединены с входами первого и второго элементов И, выход переполнения счетчика соединен со счетным входом первого триггера и с к -входом второго триггера, 5— вход которого соединен с выходом первого элемента И, информационные выходы первого и второго регистров сдвига соединены е информационными .входами соответственно третьего и четвертого регистров сдвига, первый

\ вход первого сумматора соединен с выходом первого элемента ЗИ-2ИЛИ, второй вход - с информационным выходом третьего регистра сдвига, а выход — с информационным входом

„„SU„„1149234 А первого регистра сдвига и с 3 -входом. третьего триггера, первый вход второго сумматора соединен с выходом второго элемента ЗИ-2ИЛИ, второй вход с информационным выходом четвертого регистра сдвига, а выход— с информационным входом второго регистра сдвига и с Р -входом четвертого триггера, выход второго элемента И соединен с синхровходами третьего и четвертого триггеров, прямой выход первого триггера соединен с первыми входами первой и второй групп входов первого элемента

ЗИ-2ИЛИ, инверсный выход первого триггера соединен с первыми входами первой и второй групп входов второго элемента ЗИ-ZKIH прямой выход второго триггера соединен с вторыми входами вторых групп входов первого и второго элементов ЗИ-2ИЛИ, инверсный выход второго триггера соединен с вторыми входами первых групп входов первого и второго элементов

ЗИ-2ИЛИ, прямой выход четвертого триггера соединен с третьим входом

1первой группы входов первого элемента ЗИ-2ИЛИ, инверсный выход третьего триггера соединен с третьим входом второй группы входов втброго элемента ЗИ-2ИЛИ, третий вход второй группы входов первого элемента

ЗИ-2ИЛИ подключен к информационному выходу второго регистра сдвига, инверсный вход первой группы входов второго элемента ЗИ-2ИЛИ подключен к информационному выходу первого регистра сдвига и к выходу устройства.

114923

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь10 бр с Si n (hu) } у (t}=ASin у =м (}

2 у =-ыъ HJ

2 1 загс sin (hu)} h несколько выше теоретической.

На чертеже представлена структурная схема цифрового генератора гармонических колебаний.

Цифровой генератор содержит ре гистры 1-4 сдвига, первый и второй сумматоры 5 и 6, первый и второй элементы ЗИ-2ИЛИ 7 и 8, счетчик 9, первый и второй элементы И 10 И и 11, первый, второй, третий и четвертый триггеры 12-15. Сумматоры 5 и 6 одноразрядные, комбинационного типа.

Регистры 3 и 4 с сумматорами соответственно 5 и 6 составляют два накапливающих сумматора. Регистры 1 и 2 с теми же сумматорами 5 и 6 выполняют функции реверсивных счетчиков. Соединение элементов выполнено в соответствии с формулой (2).

Код функции синус формируется в регистре 1, а код функции косинус в регистре 2.

Цифровой генератор гармонических колебаний работает следующим образом.

Работой регистров 1-4 управляют импульсы входной частоты

Счетный вход счетчика 9 соединен с синхровходом устройства. Тактовая частота F, поступающая на синхровход устройства, связана с прираще,ниями аргумента Ъ следующим образом где n — - разрядность кодов синуса и косинуса, т.е. регистров

1 и 2;

K — разрядность регистров 3-4.

Вычисление в устройстве ведется но по тактам. Число тактов соответству55 (5) У1(0} 0 У (Ъ} СОИ зовано при построении генераторов синусоидально изменяющихся сигналов.

Цель изобретения — повышение точности.

Для воспроизведения гармонических колебаний решается дифференциальное уравнение

« + « у=О

1 представленное .в виде системы посредством двухшагового метода численного интегрирования

У1(+ Я=У„Я+21 »,(, +1 22(<+>h}=>2(<}-Zbag„(<+211} (2) ZO где }1 — шаг интегрирования.

При начальных условиях у,(0)

= 0, у,(0) = А решением системы (2) является

>„(t}=ASing)4, У2(}=АСоэш1 где А — амплитуда колебаний.

Значения каждой функции у„() и

v,(<) вычисляются с шагом 2Ъ, но используют для вычисления приращения .интеграла ду(<) значение подинтег ральной функции в промежуточных точках. Моменты вычисления приращений интегралов ду„ (6) и Лу (Е) сдвинуты относительно друг друга на 1», 35 т.е. интегрирование каждой строки системы дифференциальных уравнений ведется по очереди.

Можно показать, что амплитуда колебаний постоянна. В соответствии 40 с системой (2) можно записать еще одно уравнение для следующего шага интегрирования

«„(+4Ъ}= J,(+2Ú}+2 Ü(î (+э%) (3)

Выражая в уравнениях (2) и (3) переменную у1 через у„, получим разностное уравнение четвертого порядка

50 „(k+4h}-ф-2ц)21 ) „(t 241)+y„(O }=0 (4) с начальными условиями

4 2

Решение разностного уравнения (4) имеет вид у (t}=у (0}со +

Sin р

«З1П вЂ” 4

h где p = ar csin. (Ьи ) . Учитывая (5), окончательно получим

Таким образом, предложенное устройство не имеет амплитудной составляющей погрешности, что говорит о постоянстве значения амплитуды колебания в процессе интегрирования.

Частота гармонических колебаний устройства

3 . 114923 ет разрядности регистров. На каждый импульс частоты F производится (и +К) сдвигов в регистрах 1-4 и вычисляется одна из .строк системы (2) в зависимости от состояния счетного 5 триггера 12. В первом полуцикле при единичном состоянии счетного триггера в устройстве производится вычисление первой строки системы дифференциальных уравнений (2) (ей соответ- 10 ствуют регистры 1, 3 и сумматор 5).

Тогда код ч„, хранящийся в- регистрах 1 и 3, последовательно складывается посредством одноразрядного сумматора 5 с 2 % . Умножение хранящегося в регистрах 2 и 4, на коэффициент 2 1и: осуществляется путем сдвига на К разрядов вправо отно2 сительно ч„за счет подачи кода на одноразрядный сумматор 5 не с регистра 4, а с регистра 2. Следовательно, 2Ьш = 2

Учитывая, что 8 = â€, получим выраже- 25 ние для круговой частоты генерируемых гармонических колебаний

-(k.+1}

Следовательно, сумматор 5 осущест" 30 вляет сложение (n + К)-разрядного слова у,,(С) с п -разрядным словом

2 Ъ И М,. (С + h ). Недостающие Я, старших разрядов второго слова при его положительном значении дополняются нулями, при отрицательном — едини-цами, т.е. значениями знакового разряда второго числа. Для осуществления этой операции знаковые разряды слов 31 и v2 дублируются в триггерах 40

14 и 15 и подаются в сумматоры 5 и б в течение К последних тактов каждого полуцикла через элементы

ЗИ-2ИЛИ .7 и 8. Управление работой элементов ЗИ-2ИЛИ 7 и 8 осуществля- 45 ется триггером 13, который в начале каждого полуцикла (момент переключения триггера 12) обнуляется и находится в нулевом состоянии в течение первых и тактов, пропуская через 50 элементы ЗИ-2ИЛИ 7 и 8 на сумматоры

5 и 6 выходные сигналы регистров 1 и 2. По окончании первых тактов элемент И 10 устанавливает триггер

4 4

13 в единичное состояние, в котором он находится в течение следующих K тактов, пропуская на сумматоры 5 и

6 вместо выходных сигналов регистров

1 и 2 выходные сигналы дублирующих знаковых триггеров. Запись информации в дублирующие знаковые триггеры осуществляется по выходному сигналу элемента И 11, выделяющего последний (знаковый) такт сложения. Счетчик 9 имеет коэффициент пересчета (n + К).

Количество разрядов и регистров

1 и 2 определяется из допустимой погрешности квантования у„ и по уровню. Количество разрядов регистров 3 и 4 определяется допустимой методической погрешностью интегрирования и однозначно задает число шагов интегрирования

N= FT=F 27 27 (<+ 1

ы Р (к,1) -2" 2

2 F на одном периоде Т синуса (косинуса), причем fv не зависит от физического значения Т, а определяется только величиной К.

Таким образом, регулировка частоты синуса (косинуса) обеспечивается изменением частоты F . .При этом К задает число отсчетов на.одном пе- риоде колебаний. Шаг интегрирования при изменении . частоты F меняется только в реальном времени, а в машинном времени он остается постоянным и соответствует одному импульсу частоты F ..

Код косинуса за первый полуцикл не меняется, так как с инверсного выхода триггера 12 подается нулевой потенциал на элемент ЗИ-2ИЛИ 8. При этом на сумматоре .6 значение косинуса, полученное на предыдущем шаге интегрирования, складывается с нулем.

Во втором полуцикле при нулевом состоянии триггера 12 аналогично происходит вычисление 2-ой строки системы дифференциальных уравнений (2) без изменения кода синуса. Операция вычитания в сумматоре 6 выполняется за счет предварительного инвертирования значений разрядов регистра 1 (например, на входе элемента 8 и за счет съема с инверсного выхода знакового триггера 14). t 149234

Составитель И.Пчелинцев

Техред Л. Коцвбняк Корректор Н.Король

Редактор Т.Кугрышева

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1882/33 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Цифровой генератор гармонических функций Цифровой генератор гармонических функций Цифровой генератор гармонических функций Цифровой генератор гармонических функций 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в стохастических функциональных преобразователях, стохастических вычислительных устройствах, при вероятностном моделировании и обработке данных

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре спектрального анализа, цифровой обработке сигналов и сжатии данных

Изобретение относится к области игр, а также к способам образования случайных чисел преимущественно для игр в кости

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике цифрового вычислительного синтеза частот, и может быть использовано для формирования сетки частот в радиопередающих и радиоприемных устройствах, а также в устройствах синхронизации различного применения

Изобретение относится к устройствам для сравнения двух комплексных векторных величин в реальном времени и может быть использовано для формирования нестационарных сигналов

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах связи, применяющих цифровые методы формирования больших систем сложных сигналов

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах связи

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при статических исследованиях и в системах для обработки информации

Изобретение относится к устройствам и способам генерации кодов в системе передачи данных, в частности к генерации двухмерных квазидополнительных турбокодов (КДТК) и адаптированных КДТК в системах пакетной передачи данных, поддерживающей повторную передачу
Наверх