Устройство для вычисления тригонометрических функций

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советским

Социалистических

Республик

«и978145 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.10ÂÎ (21) 2991898/18-24 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет (54)М Кп з

G 06 F 7/548

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (33) УД (681.325. (088.8) Опубликовано 30.11.82. Бюллетень М 44

Дата опубликования описания 3(L1L82 (72) Авторы изобретения

Е.M. Белов, Н.Н. Зворыкин и E.A. Шлейфшт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ В )ЧИСЛЕНИЯ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ

ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных вычислительных машинах и устройствах.

Известно устройство для вычисления тригонометрических функций, содержащее счетчик аргумента, формирователи приращений функций, регист приращения, накапливающий сумматор, . блок приведения аргумента, сумматор. схемы сравнения, блок регистрации результатов, регистр итераций (ll.

Его недостатком является функциональная сложность и невысокая надежность работы, получение высокой точности вычислений требует больших аппаратурных затрат.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для вычисления тригонометрических функций, содержащее два интегратора, первые входы которых подключены к входу устройства, два умно- жителя и два сумматора, причем выхо» ды первого и второго интеграторов подключены соответственно к первым входам первого и второго умножителей и к первым входам первого и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами второго и первого интеграторов а вход устройства соединен с вторыми входами первого и второго умножителей, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно второго и первого сумматоров f2).

Недостатком известного устройства является функциональная сложность дополнительно вводимого для повышения точности оборудования и отсутствие мер по предотвращению накопления ошибок, что в конечном счете усложняет устройство, уменьшает надежность его работы и снижает точность вычислений.

Цель изобретения — повышение точности и уменьшение аппаратных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления тригонометрических функций, содержащее первый и второй интеграторы, причем первый выход первого интегратора соединен с первым информационным входом второго интегратора, первый информационный вход первого и второй инфор25 мационный вход второго интегратора со»» единены с входом приращения аргумента устройства, введены три элемента И, два триггера, элемент НЕ и элемент

ИЛИ-НЕ, причем первый выход второго

30 интегратора соединен с вторым информа978145 ционным входом первого интегратора, вторые выходы первого и второго интеграторов являются соответственно выходами кода синуса и косинуса устройства, вход ввода константы, нуль которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен, установочным входом первого интегатора, вход ввода константы 0,5 устройства соединен с первым входом вто-1О рого элемента И, выход которого соединен с установочным входом второго интегратора, вход синхросигнала устройства соединен с первым входом третьего элемента И и через элемент

НЕ с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, вторые входы элемента ИЛИ-НЕ и третьего элемента И соединены с вторым выходом первого интегратора, выход третьего элемента И соединен с первыми входами первого и второго триггеров, 20 вторые входы которых соединены с выходами соответственно элемента ИЛИНЕ и первого триггера, выход второго триггера соединен с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ, выход первого триг- 25 гера соединен с вторыми входами первого и второго элементов И.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит интеграторы 1 3Q и 2, элемент И 3, триггеры 4 и 5, элемент НЕ б, элемент ИЛИ-НЕ 7, элементы И 8 и 9, вход 10 упрощения аргумента, вход 11 синхросигнала., выход 12 кода синуса, выход 13 кода ко- 35 синуса, входы 14 и 15 ввода констант.

Устройство работает следующим образом.

Независимая переменная в виде приращений Х, поступающая на вход 10 40 устройства, возбуждает управляющие входы интеграторов 1 и 2. На первых выходах интеграторов формируются сигналы дифференциалов 1-ro порядка.

Известно, что независимо от исполь-45 зуемого метода вычислений тригонометрических функций по приращениям, при длительных вычислениях в устройстве накапливаются ошибки, существенно снижающие точность вычисления. 50

Для исключения накопления ошибок в интеграторах в моменты перехода выходной функции первого интегратора, т.е. sin Х, из отрицательной области в положительную, вырабатывается сигнал коррекции, который осуществляет ввод в интеграторы начальных условий, т.е. в первый интегратор записывает-. ся нуль, а во второй интегратор — 0,5;

Данная коррекция выполняется с помощью дополнительно введенных в устройство двух триггеров 4 и 5 трех элементов

И 3,8 и 9 элемента ИЛИ-НЕ 7 и элемента НЕ б., Выполнение коррекции осуществляется следующим образом. 65

При sin Х, находящемся в отрицательной области, отрицательный код

SinX возбуждает второй вход элемента

И 3, на второй вход которой подается синхронизирующий сигнал с входа 11, совпадающий по времени с знаковым разрядом кода. В результате этого возбуждается выход элемента И 3,(в моменты совпадения знакового разряда с интегратора 1 и синхроимпульса 11),который постоянно держит триггеры 4 и 5 в состоянии нуля. При изменении знака s коде sin Х, что происходит тогда, когда sin Х из отрицательного становится положительным, элемент И

3 закрывается, снимая тем самым с триггеров 4 и 5 сигнал обнуления.

При переходе sin Х в положительную область на выходе элементов ИЛИНЕ 7, формируются сигналы (инверсные сигналам синхроимпульсов 11), которые возбуждают счетный вход триггера 4.

Первый сигнал на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 7 переводит триггер 4 в состояние 1, который при этом возбуждает вторые входы элементов И 8 и 9. Эти элементы в свою очередь пропускают коды 0 и 0 5 (начальные условия для интеграторов) на входы установки начальных условий интеграторов.

По второму сигналу на выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 триггер 4 возвращается в нулевое состояние. Формируемый при этом на его выходе сигнал, приложенный к счетному входу триггера 5, переводит последний в состояние 1, возбуждая его выход. Сигнал с выхода триггера 5 возбуждает третий вход элемента ИЛИ-НЕ 7, благодаря чему этот элемент переходит в состояние, при котором на ее выходе непрерывно присутствуют сигнал 0 . Тем самым, схема коррекции переходит в стабильное состояние, (триггер 4 в состояние 0, триггер 5 в состояние 1 ) до тех пор, пока з п Х находится в положительной области. При возвращении sin Х в отрицательную область схема коррекции возвращается в исходное состояние — триггера 4 и

5 в. состояние 0, в которой она находится до следующего момента перехода sin Х из отрицательной области в положительную.

Предлагаемое устройство для вычисления тригонометрических функций по сравнению с известными имеет лучшие технические характеристики по надежности и точности вычислений, что позволяет его испольэовать с большей эффективностью в специализированных вычислительных устройствах и машинах, в особенности в навигационных системах и системах автоматического регулирования. Это обуславливается введением в устройство вычисления тригонометрических функций элементов, обес978145

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9219/64 Тираж 731 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 йечивающих коррекцию работы устройства, что позволяет существенно повысить точность вычислений, не зависящую от длительности вычислительного процесса, что позволяет использовать устройство в системах с большим временем непрерывной автономной работы.

Выбор структуры устройства вычисления тригонометрических функций, выполненной на двух интеграторах, обеспечивает существенное упрощение схемы 0 предлагаемого устройства и повышение

Иго надежности, благодаря чему упрощается его эксплуатация.

Устройство для вычисления тригонометрических функций, содержащее пер",вый и второй интеграторы, причем первый выход первого интегратора соединен с первым информационным входом второго интегратора, первый информационный вход первого и второй информационный вход второго интеграторов соединены с входом приращения аргумента устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены три элемента И, два триггера, элемент НЕ. и элемент ИЛИ-НЕ,.причем первый выход второго интегратора соединен с вторым информационным входом первого интегратора, вторые выходы первого и второго интеграторов являются соответственно выходами кода синуса и косинуса устройства, вход ввода константы, нуль которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с установочньм входом первого интегратора, вход ввода константы 0,5 устройства соединен с первыл входом второго элемента И, выход которого соединен с установоч« ным входом второго интегратора, вход синхросигнала устройства соединен с первым входом третьего элемента И и через элемент НЕ с первым входом элемента ИЛИ-НЕ вторые входы элемента

ИЛИ-НЕ и третьего элемента И соедидены с вторым выходом первого интегратора, выход третьего элемента И соединен с первыми входами первого и второго триггеров, вторые входы которых соединены с выходами соответственно элемента ИЛИ-НЕ и первого триггера, выход второго триггера соединен с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ, выход первого триггера соединен с вторыми входами первого и второго элементов И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 679990, кл. G 06 Р 7/548, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 678491, кл. G 06 F 7/548, 1979 (прототип) .