Генератор гармонических функций

 

ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ, содержащий блок памяти, коммутатор, два регистра, два сумматора , два цифроаналоговых преобразователя и блок синхронизации, выходы с первого по третий которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, входами синхронизации первого и второго регистров и. синхровходом блока памяти, выходы младших и старших разрядов которого соединены ,с установочными входами соответственно первого и второгорегистров , информационные входы которых соединены соответственно с выходом первого сумматора и выходом первого регистра, подключенного выходом к первому входу второго сумматора и информационному входу коммутатора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, отличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем воспроизведения функций косинуса одновременно с функцией синуса, в -него введен третий сумматор и третий регистр, информационQ ный и синхронизирующий входы кото«г рого соединены соответственно с (Я выходом первого сумматора и четвертым выходом блока синхронизации, первой и второй входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами первого регистра и первого сумматора, выходы третьего регистра и третьего сумматора соответственно . через первый и второй цифроаналоговые преобразователи соединены с вы4 4 ходами синуса и косинуса генератора Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 06 F 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3692394/24-24 (22) 01. 12.83 (46) 30.07.85. Бюл. № 28 (72) С.С. Манучарян и Л.Г. Сейранян (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельства СССР

¹ 840853, кл. G 06 F 1/02, 1977, Авторское свидетельство СССР по заявке № 3494631/24, кл, G 06 F 1/02, 1983. ,(54)(57) ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ . ФУНКЦИЙ, содержащий блок памяти, коммутатор, два регистра, два сумматора, два цифроаналоговых преобразователя и блок синхронизации, выходы с первого по третий которого соединены соответственно с управляющим входом коммутатора, входами синхронизации первого и второго регистров и синхровходом блока памяти, выходы младших и старших разрядов которого соединены с установочными входами соответственно первого и второго регистров, информационные входы которых соединены соответственно с выхо-дом первого сумматора и .выходом перÄÄSUÄÄ 1170443 A вага регистра, подключенного выходом к первому входу второго сумматора и информационному входу коммутатора, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра, отличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем воспроизведения функций косинуса одновременно с функцией синуса, в него введен третий сумматор и третий регистр, информационный и синхранизирующий входы кото- @ рого соединены соответственно с выходом первого сумматора и четвертым выходом блока синхронизации, первой и второй входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами первого регистра и первого сумматора, выходы третьего регистра и третьего сумматора соответственно . в через первый и второй цифроаналоговые преобразователи соединены с вы" ходами синуса и косинуса генератора.

4ь

1 11704

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике, в частности измерительной технике, где измеряемая -аналоговая величина задана в виде углового перемещения. 5

Целыа изобретения является расширение класса решаемых задач путем обеспечения возможности одновременного воспроизведения функций синуса и косинуса. 10

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого генератора гармони ческих функций.

° Схема содержит блок 1 синхронизации, блок 2 памяти, коммутатор 3, регистры 4 и 5, сумматоры 6,7 и 8, регистр 9 и цифроаналоговые преобразователи 10 и 11.

Генератор гармонических функций работает следующим образом.

В исходном состоянии регистры 4 и 5 содержат нулевой цифровой код, а в блоке 2 памяти в интервале функции от 0 до 1 записаны 2N контрольных значений. Импульсом блока 1 25 синхронизации с блока 2 памяти считываются значения функции у,, уч и записываются в регистры 4 соответственно, причем разность у, — у ч равна величине квантования (шагу вычисления).

Значения функции вычисляются по рекурентной формуле аналогично прототипу. На выходе сумматора 8 реализуется значение а = 2у„ „ -у„, а на выходе сумматора 6 значение

У, = a Уччч /2

43 2 функции у, а в регистре 4 — предыдущее значение у

Теорема Лагранжа о среднем значении для функции у= зхпх как диффе- ренцируемая в промежутке аргумента (х,х„) функции (у„. „, У„) представляется в виде

У и Учу-s хч — хп ч (2) К

1 х„- х„ч (3) Эту постоянную можно представить в виде (4) Ко 2 где P — целое положительное число, коэффициент Ко изменяется в пределах

1 (Ко <2. С учетом (4) выражение (2) принимает вид где х ч — х„ „- приращение аргумента (шаг вычисления по аргументу),рад.Решением (2) является функция cos x причем с высокой точностью хчч + хп-ч х = " ", т.е. функция косинуса отстает от синуса на 1/2 такта.

Следовательно, регистр 9 значение удпередает на вход цифроаналогового преобразователя 10 с задержкой на

1/2 такта, так как синхронизирующий импульс на его входе отстает относительно импульса на входах регистров

4 и 5 на 1/2 такта. Шаг вычисления по аргументу для данного генераторапостоянная величина и его обратная величина обозначается

Сущность вычисления заключается в перемещении в каждом такте блока 1 синхронизации содержимого кода регистра 4 в регистр 5, а кода на выходе сумматора 6 — в регистр 4, Переменный сдвиг кода в сторону младших разрядов осуществляется 45 коммутатором 3. Код регистра 4 в нечетных тактах поступает на вход сумматора 6 со сдвигом с, а в четных — со сдвигом с-1. Коммутатор 3 управляется выходом блока синхрони- 50 зации, работающим по модулю два.

После вычисления и значений функции с блока 2 памяти в регистры 4 и 5 поступают очередные контрольные значения. 55

Таким образом, каждым тактом блока 1 синхронизации на выходе сумматора 6 формируется текущее значение

cosx=K 2 (у -у), (5)

Приращение функции у„- у„„, вычисляется сумматором 7, цифровой.код на его выходе поступает на вход цифроаналогового преобразователя 11 с умножением на 2 (P — число сдвига коP да в сторону старших разрядов) . Для формирования фунКции косинуса с единичной амплитудой достаточно, чтобы усилитель, входящий в состав цифроаналогового преобразователя 11, имел коэффициент передачи по напряжению равный Ко.

Приведем пример выполнения.

Пусть шаг вычисления принят равным

О, 1, что соответствует 7i/1800 =

= 0,001745329 рад. По формуле (3)

К = 572,95787, значение К содержит

2 = 512.

1170443

Составитель А. Зорин

Т ехр ед С . Йовжий

Корректор М. Демчик

Редактор M. Келемеш

Заказ 4704/45 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государстгепного комитета СССР по делам изобретс ний и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., де 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из выражения (4) К = 1,1190583, с учетом последних выражение (5) принимает расчетный вид

co sx = 1, 1 1 90583. 2 (у „— у„ )

Значение функции синуса при,аргуо о ментах 29,9 и 30 соответственно равны у„ „ = 0,4984877, у„ = 0,5

cosx=0,8664841, Arccos 0,8664841

=29,9474 т.е.вычисленное значение с высокой точностью соответствует середине промежутка 29,9. и 30 . Объем блока 2 постоянной памяти при числе контрольных значений, 4 равном 2-45, и числе разрядов в регистрах, равном 16, при шаге вычисления 0,1 составляет 2х45х16 — 1,44 к бит.

Таким образом, предлагаемый генератор гармонических функций позволяет формировать одновременно

: синусоидальное и косинусоидальное напряжение. Сформированные функции

10 жестко связаны по фазе, что существенно, кроме того, значения функции вычисляются каждым тактом блока 1 синхронизации, что позволяет иметь максимальную скорость (частоту) воспроизведения функций.