Цифровой генератор синусно-косинусных функций

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сеар влмстмческих

Республик

<>705439

1

° I (61) Дополмительмое к авт. саид-ву (22) Заяалемо 210977(21) 252936(18-24 (51)М, Кл.2 с присоедимемием заявки М

G 06 F 1/02

Государстиеииый комитет

СССР по дедам изобретений и открытий (23) Приоритет—

С публикоВамо 25.1279. Бюллетень Йо 47 (53) УДК 681 (088. 8) . Дата опубликования описании 25.12.79 (72) Авторы

ИЗОбр®тЕМИя H. M. Шагиев и Е. С. Иванов (71) Заявитель

Научно-производственное объединение Геофизика (54) ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСНО"КОСИНУСНЫХ ФУНКЦИЯ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при аппаратурном анализе характеристик случайных процессов в специализированных вычислительных устройствах.

Известен цифровой генератор, содержащий регистр сдвига, сумматоры и умножители t1), который, в соответствии с алгоритмом решения системы линейных разностных уравнений, выдает дискретные значения синуснокосинусных функци,"1. На выходе этого генератора со ременем накаплинается большой шум квантования, что приводит к нестабильности схемы. Кроме того, известный генератор целесооб разно испольэовать лишь в последовательном анализе, так как создание устройств, вырабатывающих ряд частот за период дискретизации по такому принципу, ведет к резкому возрастанию количества оборудонания.

Наиболее близким техническим решением к данному является цифровой генератор синусно-косинусных функций, содержащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты, первый и второй счетчики, причем вход генератоi ра тактовых импульсов подключен ко входу делителя частоты, выход которого подключен ко входу первого счетчика, выход старшего разряда первого счетчика подключен ко входу второго сч тчика (2J.

Недостатком известного генерато.ра янляется сложность и низкое быст10 р

Целью изобретения является упрощение быстродействия цифрового генератора синусно-косинусных функций.

Это достигается тем, что цифровой

f5 генератор синусно-косинусных функций содержит первый и второй умножители, триггер, полусумматор и сумматор по модулю. два, причем выходы разрядов первого и нторого счетчиков подключены соответственно к первой и вто. рой группе входов первого умножителя, ныходы прямого и обратного кодов которого, за исключением старшего разряда, подключены к прямым

25 и обратным входам одноименных разрядов второго умножителя, выход старшего разряда первого умножителя подключен к первбму входу полусумматора, второй вход которого .подключен к выходу триггера, а прямой и обрат.

705439 ный выходы - соответственно к прямому и обратному входу страшего раз- ряда второго умножителя, выходы переноса первого умножителя и полусумматора подключены ко входам сумматора по модулю два, счетный вход тригге- 5 ра — к выходу генератора тактовых импульсов, выходы второго умножителя и сумматора по модулю два являются выходами цифрового генератора синусно-косинусных функций. 10

Функциональная. схема цифрового генератора сннусно-косинусных функций показана на чертеже. устройство 1 содержит генератор тактовых импуль:сов,делитель 2 частоты, счетчики 3,4, умножители 5,б,триггер 7,полусумматор 8,сумматор 9 по модулю" два. г

Работа генератора синусно-косинусных функций основана на известном

" раэложейии произведения прямого и обратного кода числа и ряд Фурье

h(M-n) = (;и п+ ь1" ьи " + )

Ъ2 б..

Из выражения (1) видно, что ампли-.. туда третьей гармоники основной частоты (второй член в разложении) уже в 27 раз меньше амплитуды основной гармоники. Для ряда частот m кратных о с йо в"но и "частот е Юо с периодом ква нтования Т из,выражения (1) можно получить следующие приближенные равен- З0

:ства

М .„к з11 Фюоп — (1) и1и(М и и) (2)

2 — к м р э м<ю и = (-1) (A8+ +)((g+ — )) (3) З5

Ью = та-кМ, (4)

1 где n = О, 1, 2 ... — число периодов дискретизации; я(, - число больше и;

u) = ж т- приведенная: 40 частота;

К вЂ” целая часть отношения щ для

-"- ФИ

„, м выражения (2), в „ия (3) 45

Тактовые импулЬсы с генератора

1 поступают через делитель 2 частоты на счетчик 3, который фиксирует" номер частоты вырабатываемой функции 50

m. Счетчик 3 работает в циклическом режиме, т. е. после заполнения счетчика З,.он обнуляется и начинает счет импульсов сначала, а ймпульс переполнения со счетчика 3 после каждого цикла поступает на счетчик

4 емкостью М где на время цикла фиксируется число периодов дискретиза- ции и. Коды чисел m и и, фиксируемые на счетчиках 3 и 4, подают на первый умнбжитель 5, на выходе которого 60 получаются прямые и обратные "коды произведения mn и (N mn) соответственно; Так как разрядность выходных кодов умножителя 5 выбрана таким образом, что она не превышает раэ- 65 рядность счетчика 4, то на выходе умножителя 5 получаются коды mn

= mn — )сМ и (М вЂ” mn). Для образования знака синусно-косинусных функций в умножетеле 5 предусмотрено формирование сигнала переноса в (n + 1) разряд. Прямой и обратный коды произведейия mn, исключая старший разряд кода, поступают на входы умножетиля б. Сигнал прямого выхода старшего разряда кода произведения mn с умножителя 5 поступает на вход полусумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал с единичного выхода триггера 7. Так как на счетный вход триггера 7 поступают тактовые импульсы непосредстденно с генератора 1, а на счетчик через делитель 2 частоты, то эа время поступления следующего импульса иа счетчик 3, счетный триггер 7 изменит дважды свое состояние. При вычислении синусных функций триггер

7 должен находиться в нулевом состоянии. Так как добавление нуля не изменяет суммы, то значение старшего разряда кода произведения передается беэ изменения на умножитель 6. При этом перенос от полусумматора 8 не вырабатывается, сигнал переноса с умножителя 5 проходит без изменения на выход сумматора 9 по модулю два. Значения кодов и знак вырабатываемой " синусной функции снимается с выхода умножителя б и полусумматора 8 соответственно".

При вычислении косинусных функций триггер 7 устанавливается в единич-. ное состояние, значение старшего разряда умножителя 5 суммируется с единицей на полусумматоре 8, что равносильно добавлению к произведению м

rtIII числа †. Таким образом на входы а умножителя б подаются прямые и обратные коды чисел mn + - и М вЂ” (mn+

+ д ). При этом, если значение старм шего разряда кода произведения на выходе умножителя 5 равно единице, то на полусумматоре 8 образуется

Сигйал переноса," который поступает на"сумматор 9, где суммируется по модулю два с сигналом переноса от умножителя 5, тем самым образуя на выходе сумматора 9 знак вырабатываемой косинусной функции.

В предлагаемом устройстве для получения одного значения синусной и косинусной функции требуется время, равное двум периодам тактовых импульсов, в то время как в прототипе на ту же операцию требуется более сорока тактовых импульсов. Таким образом быстродействие предлагаемого цифрового генератора синусно-косинусных функций увеличивается примерно в сорок раз. Кроме того, в предлагаемом устройстве отсутствует

705439

Формула изобретения

ЦНИИПИ Заказ 8031/51

Подписное

Тираж 780 ь

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 блок управления, который в прототипе составляет 1/3 самого генератора-"синусно-косинусных функций, Цифровой генератор синусно-косинусных функций, содержащий генератор тактовых импульсов, делитель частоты, первый и второй счетчики, причем выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу делителя частоты, выход которого подключен ко входу первого счетчика, выход старшего разряда первого счетчика подключен ко входу второго счетчика, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия цифрового генератора синусно-косинусных функций, он содержит 20 первый и второй умножители, триг- гер, полусумматор и сумматор по модулю два, причем выходы разрядов первого и второго счетчиков подключены соответственно к первой и второй 25

1 руппе входов первого умножителя, выходы прямого и обратного кодов которого, за исключением старшего разряда подключены к прямым и обратным входам одноименных разрядов второго умнбжителя, выход старшего разряда:первого умножителя подключен к первому входу полусумматора, второй вход которого подключен к выходу триггера, а прямой и обратный выходы — сдответственно к пря мому и обратному входу старшего разряда второго умножителя, выходы переноса первого умножителя и полусумма- тора подключены ico входам сумматора по модулю два, счетный вход триггерак выходу генератора тактовых импульсов, выходы второго умножителя и сумматора по модулю два являются выходами цифрового генератора синусно-косинусных функций.

Источникй,информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ролд Б., Рейдер Ч. Цифровая обработка сигнаЛов. М., Советское радио, 1973.

2. АвторскОВ свидетельство СССР

9 399851, кл. G 06 F 1/02, 26.04.7i (прототип).