Устройство для вычисления тригонометрических функций

О П И С А Н И Е о 6 О 230ИЗОБРЕТЕНИЯ Совтз Советских Свеалиотичесюа Рееиублик(51) М, Кл. б 06 Г 15/34 Говудаостеенный комитет Ооеота Министоов СССР(53) УДК 681.325(088,8) пе дева изобретений н откРытий(72) Авторы изобретения В. Ц. Боюн и Л. Г. Козлов Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙИзобретение относится к вычислительной технике и предназначено для воспроизведения функциональных зависимостей в управляющих системах и специализированных вычислигельных машинах.Известно цифровое устройство для вычисления элементарных функций, содержащее реверсивный счетчик, дешифратор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, коммутатор коэффициентов деления, собирательные схемы и триггер знака, задающий режим работы счетчика (1, В устройстве реализуется метод линейной аппроксимации кривых элементарных функций в дискретной форме, причем количество линейных участков аппроксимации зависит от требуемой точности воспроизведения функции.Недостаток этого устройства - большие аппаратурные затраты, обусловленные сложностью таких блоков, как управляемый делитель, коммутатор и дешифратор, так как в устройстве реализуются операции определения момента времени перехода с одного участка аппроксимации на другой и ввода в этот момент времени в управляемый делитель соответствующих угловых коэффициентов.Известно также наиболее близкое по техническому решению к изобретению устройство для вычисления тригонометрических функций 2, содержащее двоичный счетчик, два элемента задержки, три элемента И и три сумматора, причем вход устройства соединен с первым входом первого сумматора, первым входом первого элемента И и через первый элемент задержки с первым входом второго сумматора, первым входом второго элемента И и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И и через счетчик к второму входу второго элемента И, Выход второго элемента И подсоединен к второму входу второго сумматора и второму входу первого сумматора, выход второго сумматора - к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом третье сумматора, выходом подключенного к второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора. О Недостатками этого устройства являютсябольшой объем оборудования и сложность устройства, поскольку для вычисления тригонометрических функций пс разложению в ряд, содержащий три члена, используется счетчик, четыре сумматора и регистр, кроме того, требуются еще и дополнительные блоки для ввода начальных условий в сумматоры и регистр; малое быстродействие, так как для обработки каждого входного импульса затрачивается че- ЗО тыре такта работы устройства, 560230Цель изобретения - упрощение устройстваи повышение его быстродействия.Для этого в устройство введена пересчетнаясхема, вход которой соединен с выходом второго элемента задержки, первый выход подключен к второму входу третьего сумматора,а второй выход - к четвертому входу первогосумматора.Схема предлагаемого устройства представлена на чертеже.Она содержит счетчик 1, сумматоры 2, 3 и4, пересчетную схему 5, элементы И 6 и элементы 7 задержки. Через элементы И 6 соединены выходы счетчика 1 и вход сумматора2, выход сумматора 2 и вход сумматора 3, выход сумматора 3 и вход сумматора 4 соответственно. Входная шина 8 устройства соединена с входом сумматора 4, управляющим входом элемента И 6 и входом первого элемента7 задержки, выход которого подключен к входу сумматора 2, входу второго элемента 7 задержки и управляющему входу элемента И 6,выходами связанного также с входом сумматора 4, к другому входу которого подключенвыход пересчетной схемы 5. Выход второгоэлемента 7 задержки соединен с входом счетчика 1, управляющим входом элемента И 6 ис входом пересчетной схемы 5, выход которойподключен к входу сумматора 3.Начальное состояние счетчика 1, сумматоров 2, 3 - нулевое, а у сумматора 4 - единицы во всех разрядах. Пересчетная схема 5представляет собой счетчик, осуществляющийделение количества входных импульсов на коэффициенты 6 и 12.Передача кодов со счетчика 1 на сумматор2 осуществляется со сдвигом на один разрядвлево (проводится умножение на коэффициент2), с сумматора 2 на сумматор 3 - по каждому разряду соответственно, с сумматора 3 насумматор 4 - со сдвигом на один разрядвправо (умножение на коэффициент 1/2) и сосчетчика 1 на сумматор 4 - со сдвигом на 2 празрядов влево (умножение на 2") .На входную шину 8 устройства поступаетпоследовательность импульсов, код суммы которых (х 2 - ") накапливается в и-разрядномсчетчике 1. В 2 п-разрядном сумматоре 2 накапливается код величины5, = 5,+ Я," =(2+ 1) 2 - ф = 2) ХЕ=Ц, 2 - зд.с:о 2 х - 1 3 = .2 2 п - 2-с 1 х2 2с=о 15 сумма которых равнап ) упуч2 24Учитывая начальное значение кода в сумматоре 4, которое равно единице, получим код величины25 + - ", +,"),которая представляет собой три члена разложения в ряд гиперболического косинусасп х) = 1+ - + -30 2 4При вычислении косинуса, три члена разложения которого в ряде имеют вид сов(х) =А 2 4=. 1 +, код со счетчика 1 передаетсях 4 ечерез элемент И 6 на вход вычитания сумматора 4, к другому входу вычитания которогоподключена входная шина 8 устройства, чем иобеспечивается вычисление величинх - 1 (А 2 ) 40 5 з = - с 222 - 2 пе:о сч2д .2 - 2 п -- ,2 - 2 л с 2 2 Формула изобретения Устройство для вычисления тригонометри 65 ческих функций, содержащее двоичный счетОсновным преимуществом изобретения является упрощение схемы устройства за счет исключения из схемы одного сумматора, регистра и блоков ввода начальных условий, а также повышение быстродействия устройства благодаря сокращению количества тактов работы. Важным фактором при построении.специализированных устройств и особенно управляющих устройств, работающих в реальном масштабе времени, является получение высокого быстродействия при небольших аппаратурных затратах. Этим требованиям вполне отвечает предлагаемое устройство, которое обладает существенными преимуществами по сравнению с известными устройствами для 60 вычисления тригонометрических функций.560230 Составитель В. Тарасоведактор И, Грузова Техрсд Е, Хмелева Корректор Л, Дениски каз 1379/10Ц 11 И Подписноистров СССР 01 Тираж 815 го комитета Совета Минизобретений и открытий Ж, Раушская наб., д. Изд.5 Государственн по делам 13035, Москваипография, пр, Сапунова,чик, два элемента задержки, три элемента И и три сумматора, причем вход устройства соединен с первым входом первого сумматора, первым входом первого элемента И и через первый элемент задержки с первым входом второго сумматора, первым входом второго элемента И и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И и через счетчик к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора и вторым входом первого смматора, выход второго сумматора подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора, выход которого подключен к второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него дополнительно введена пересчетная схема, вход которой соединен с выходом второго элемента задержки, первый выход подключен к второму входу третьего сумматора, а второй выход - и четвертому входу перво го сумматора.Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Воронов А. А. и др. Цифровые аналогидля систем автоматичес.ого управления. М., 15 Изд. АН СССР, 1960, с. 120.2. Авт. св. Мз 302716, кл. 6 06 Р 7/38, 1971.