Устройство для вычисления синуса и косинуса угла

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<н868754 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М Кл.З

G 06 F 7/548 (22) Заявлено 24Ю180 (21) 2874160/18-24 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР

Il0 делам изобретений и откр ытн й

Опубликовано 3009.81. m ® e" " 36

Дата опубликования описания 300981 (53)УДК 681 3 (088. 8) 4 ii ë×ÌÌ/ -. й

1 ( ((ГГ.1(т(11).

1 ЕХЧй 4!Свдф (72) Автор изобретения

А.С.Деркунов

li8 4 if)) 1т".-. (а (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СИНУСА

И КОСИНУСА УГЛА

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в специализированной вычислительный аппаратуре в условиях быстропротекающих вычислительных процессов высокой точности.

Известно устройство для вычисления синуса и косинуса угла, содержащее счетчик угловых дискрет,.двоичные ум-. ножители, синусный и косинусный регистры. Принцип формирования кодов основан на связи между функциями синуса и косинуса, а именно на том, что интеграл одной Функции равен другой функции (1). 1f

Недостатком указанного устройства является ограниченное быстродействие, та как состояния регистров определяются количеством импульсов, поступивших на счетчик. 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для вычисления синуса и косинуса угла, выраженного в двоичном коде. В этом устройстве х разрядов, представляющих значение угла

9, выводится с разрешением ь О на информационных входах регистра. На х выходах этого регистра появляются

30 ли дттд ттл V гулятiarrno s u лттоии а (Cl» л б l

Х выходов реги стра св яз аны с помощью инверсной разрядной схемы, обладающей двумя устойчивыми состояниями. с х входами постоянной памяти.

На у выходах постоянной памяти в зависимости от состояния инверсной разрядной схемы появляется либо значение синуса9 ., либо синус угла, разряды значения которого инвертированы относительно разрядов значения (В -60), т.е. угла (Tin 8 ). Устройство предназначено для почти одновременного определения синуса или косинуса угла е, значение которого выражево в цифровой форме (21.

Недостатком известного устройства для вычисления синуса и косинуса угла, выраженного в двоичном коде, является ограниченное быстродействие, обусловленное наличием постоянного запоминающего устройства.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для вычисления си-. нуса и косинуса угла, содержащее регистр и коммутатор кодов угла, входы„ которого соединены с (n-2)-ыми .млад- шими разрядами регистра, где и-раэ868754 введены дешифратор кодов угла, дешифратор октантов, шифратор кодов синуса и косинуса, дешифратор знака и коммутатор кодов синуса и косинуса, причем выход коммутатора„ кодов угла через дешифратор кодов угла.подключен ко входу шифратора кодов си5 яуса и косинуса, выходы синуса и косинуса которого подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора кодов синуса и косинуса, первый и второй управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам дешифратора октантов, входы которого соединены с выходами трех старших разрядов регистра, выходы двух старших разрядов которого 15 соединены со входами дешифратора знака, выходы которого являются выходами знака устройства,а выходы коммутатора кодов синуса и косинуса являются выходами кодов функций уст- 2О ройства.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит регистр 1, коммутатор 2 кодов угла, дешифратор 3 кодов угла, шифратор 4 кодов синуса и косинуса, коммутатор 5 кодов синуса и косинуса, дешифратор б знака и дешифратор 7 октантов.

Устройство работает следующим образом.

На вход регистра для вычисления синуса и косинуса поступает двоичный код угла. Коммутатор 2 кодов угла переключает на общий выход с 1-ого по (п-2) -ой разряды прямого и обратного кодов угла . Признаком подключения прямого кода является"Онв (и-2)— ом разряде кода угла, а признаком подключения обратного кода — логическая "1я в этом разряде. Прямой или об-,ф() ратный код угла с выхода коммутатора 2 поступает на дешифратор 3, преобразующий двоичный код в позиционный с количеством шин, равным количеству участков дискретизации функции синуса и косинуса на интервале

0-45 . Шифратор 4 представляет собой комбинационную схему, состоящую из двух блоков элементов ИЛИ. На первом выходе шифратора 4 за счет синтеза входных сигналов обеспечивается формирование двоичного параллельного кода синуса, а на втором — формирование кода косинуса углов, лежащих в пределах 0-45 .

0 выхода шифратора 4 коды синуса и косинуса углов первого октанта поступают на коммутатор 5, имеющий два канала, каждый из которых содержит элементы 2И-ИЛИ, число которых равно числу разрядов формируемого кода. На первые входы первых элементов И каждого разряда поступает код с первого выхода шифратора, а на первые входы вторых элементов И вЂ” код со второго выхода шифратора элементов. На вторые входы элементов И подаются сигналы управления с дешифратора 7 октантов. Ко входу дешифратора октантов подключены три старших разряда кода угла. Они несут информацию о номере октанта, в котором находится угол, значение. синуса и косинуса которого необходимо вычислить.

Восемь выходов дешифратора 7 объединены в группы по четыре элемента

ИЛИ. Первый элемент ИЛИ объединяет дешифрованные сигналы 1, 4 5, 8-ого октантов, второй — 2, 3, б, 7-oro октантов. С выходов элементов ИЛИ дешифратора 7 сигналы поступают на управляющие входы коммутатора 5 кодов °

Так как шифратор 4 формирует коды синуса и косинуса только для углов

0-45О, то вычисление значений функции для углов вне первого октанта осуществляется приведением их к значениям первого октанта в соответствии с выражениями

5 0 0=) о9(ЛЯ-О))=)соэ(У/2+0))=}уп(Л-9)/

=Юн (Z B)) =)сОБ(3Л/2-8))=}с0% (3Л +д)/=

)61п(1Л«Д));

)э""(7}/1 8)}=)э п (Л/2+B))=)comp-e))=)cospr+e))

/э п(за-9)/=),п(ъх/ +9))=) оэ(р g)) (И где 9 — угол, лежащий в предела)

0-45

Так, вычисление синуса и косинуса угла второго октанта происходит следующим образом. Двоичный код угла с выхода регистра 1 поступает на коммутатор 2. Так как во втором октанте (n-2) -ой разряд кода угла имеет значение логической 1, то на дешифратор 3 поступает обратный код угла. На одНом из выходов дешифратора 3 появляется сйгнал, который проходит на входы шифратора 4, Сформированные коды поступают на коммутатор

5. В соответствии с выражениями (1) и (2) на выход канала синуса коммутатора 5 передается код с выхода соответствующего шифратора, а на выход канала косинуса — код с другого выхода шифратора 4 . На одном выходе коммутатора кодов формируется параллельный двоичный код, соответствующий абсолютному значению функции синуса, на другом выходе — код, соответствующий абсолютному значению функции косинуса. Вычисление значений функции синуса и косинуса для углов других октантов происходит аналогично в соответствии с выражениями (1) и (2) .

Дешифратор б знака представляет собой дешифратор, на вход которого поступают два старших разряда кода угла.дешифрированныесостояния первого и второго квадрантов объединяются элементом ИЛИ и формируется знак

Sin .Дешифрированные состояния первого и четвертого квадрантов служат

868754

Формула изобретения признаком знака функции соз9. Сигналы знака функции синуса и косинуса. поступают на выход устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить одновременно значения синуса и косинуса угла, а также сигналы знака этих функций. Вычисление значения синуса и косинуса осуществляется с помощью комбинационной схемы, что позволяет существенно увеличить быстродействие устройства.

Известное устройство содержит постоянное запоминающее устройство, цикл о считывания информации которого составляет 1,5-2 мкс. В предлагаемом устройстве время вычислейия значений синуса и косинуса с момента поступления кода угла в регистр составляет не более 0,1 мкс. Точность вычисления. зависит от количества разрядов сформированных к.здов синуса и косинуса и не имеет существенных ограничений.

Простота реализации, высокие надежность, точность и быстродействие позволяют широко использовать предлагаемое устройство в специализированной вычислительной аппаратуре в условиях быстропротекающих вычислительных процессов.

Устройство для вычисления синуса и косинуса угла, содержащее регистр и коммутатор кодов угла, входы которого соединены с (n-2)-ыми младшими разрядами регистра, где n †-,, разрядность аргумента,о т л и ч а ю щ ее с я тем,что, с целью повышения быстродействия, в него введены де .шифратор кодов угла, дешифратор октантов, шифратор кодов синуса и косинуса, дешиФратор знака и коммутатор кодов синуса и косинуса, причем выход коммутатора кодов угла через дешифратор кодов угла подключен ко входу шифратора кодов синуса и косинуса, выходы синуса и косинуса которого подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора !

5 кодов синуса и косинуса, первый и второй управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам дешифратора октантов, входы которого соединены с выходами трех старщ ших разрядов регистра, выходы двух старших разрядов которого соединены со входами дешифратора знака, выходы которого являются выходами знака устройства, а выходы коммутатора ко25 дов синуса и косинуса являются выходами кодов функций устройства.

Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе

l. Воронов A.А. и др. Цифровые аналоги для систем автоматического управления. 1960, с.117.

2. Патент Франции 92175237, кл. G- 06 F 7/00, опублик. 1973 (про3

668754

Кпг У7и

Составитель А.Зорин

Техред М.Голинка, Корректор У.Пономаренко

Редактор М.Митровка

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Заказ 8330/71 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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