Цифровой генератор синусно-косинусных функций

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез Советских Севриаистических Республик(51)М. Кл,2 с присоедииеиием заявки йо С 06 Р 1/02 Государстаенный комнтет СССР по дедам изобретений н открытий. Дата опубликования описания 25.12,79(71) Заявитель Научно-производственное объединение Геофизика 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 11, который, в соответствии с алгоритмом решения системы линейных разностных уравнений, выдает дискретные значения синуснокосинусных функци 1. На выходе этого генератора со временем накаплинается большой шум квантования, что приводит к нестабильности схемы, Кроме того, известный генератор целесообразно испольэовать лишь в последовательном анализе, так как создание устройств, вырабатывающих ряд частот за период дискретизации по такому принципу, ведет к резкому возрастанию количестваоборудонания. ра тактовых импульсов подключен ковходу делителя частоты, выход которого подключенко входу первбгосчетчика, выход старшего разрядапервого счетчика подключен ко входувторого сч тчика 12).Недостатком известного генератора янляется сложность и низкое быст родействие.Целью изобретения является упрощение быстродействия цифрового генератора синусно-косинусных функций.Это достигается тем, что цифровой 15 генератор синусно-косинусных Функцийсодержит первый и второй умножители,триггер, полусумматор и сумматор помодулю, два, причем выходы разрядовпервого 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 .подключенк выходу триггера, а прямой и обрат Наиболее близким техническим решением к данному является цифровой генератор синусно-косинусных функций, содержащий генератор тактовых импуль" сов, делитель частоты, первый и второй счетчики, причем вход генерато- зный выходы - соответственно к прямо.му и обратному входу страшего раз-ряда второго умножителя, выходы переноса первого умножителя и полусумматора подключены ко входам сумматорапо модулю два, счетный вход триггера - к выходу генератора тактовыхимпульсов, выходы второго умножителяи сумматора по модулю два являютсявыходами цифрового-генератора синусно-косинусных функций. 10функциональная. схема цифровогогенератора сннусно-косинусных функций показана на чертеже. устройство1 содержит генератор тактовых импуль:сов,делитель 2 частоты, счетчики 3,4,умножители 5,б,триггер 7,полусумматор 8,сумматор 9 по модулю"два, "Работа генератора синусно-косинусных Функций основана на известном" раэложейии произведения прямого иобратного кода числа и ряд фурьеИ(М-И)= - (б,ИИ+ З 1 ИЬи+З"ф+ )Ъ 2 ффИз выражения (1) видно, что ампли-.,туда третьей гармоники основной частоты (второй член в разложении) ужев 27 раз меньше амплитуды основнойгармоники. Для ряда частот Й кратных"осйов"ной "частоте Юо с периодом квантования Т из,выражения (1) можнополучить следующие приближенные равен- З 0+ созвю и 2-1) (сии+)1 м-(ва 4 у)1,3) 35ю =1 ии-кМ . (4)1где и = О, 1, 2- число периодовдискретизации;м - число больше и)соо=жот- приведенная: 40частота;К - целая часть отношения щ для.мвыражения (2),-- для выражения (3) .Тактовые импулЬсы с генератора1 поступают через делитель 2 частоты на счетчик 3, который фйксирует"номер частоты вырабатываемой Функции50в. Счетчик 3 работает в циклическомрежиме, т.е. послезаполнения счетчика 3, он обнуляется и начинаетсчет импульсов сначала, а ймпульспереполнения со счетчика 3 послекаждого цикла поступает на счетчик4 емкостью М где на время циклафиксируется число периодов"дискретиза-ции и. Коды чисел в и и, фиксируемыена счетчиках 3 и 4, подают на первыйумнбжитель 5, на выходе которого . 60 получаются прямыеи обратные"кодыпроизведения шп и (М-тп) соответственно; Так как разрядность выходныхкодов умножителя 5 выбрана такимобразом, что она не превышает раэ рядность счетчика 4, то на выходеумножителя 5 получаются коды йа= пп - )сМ и (М - йл). Для образования знака синусно-косинусных функций в умножетеле 5 предусмотреноформирование сигнала переноса в(и + 1) разряд. Прямой и обратныйкоды произведейия вп, исключая старшийразряд кода, поступают на входы умножетиля б, Сигнал прямого выхода старшего разряда кода произведения йл с умножителя 5 поступаетна вход полусумматора 8, на второйвход которого поступает сигнал сединичного выхода триггера 7. Таккак на счетный вход триггера 7 поступают тактовые импульсы непосредстденно с генератора 1, а на счетчикчерез делитель 2 частоты, то эавремя поступления следующего импульса иа счетчик 3, счетный триггер 7изменит дважды свое состояние, Привычислении синусных функций триггер7 должен находиться в нулевом состоянии. Так как добавление нуля неизменяет суммы, то значение старшегоразряда кода произведения передаетсябеэ изменения на умножитель 6. Приэтом перенос от полусумматора 8 невырабатывается, сйгнал переноса с умножителя 5 проходит без изменения навыход сумматора 9 по модулю два. Значения кодов и знак вырабатываемойсинусной функции снимается с выходаумножителя б и полусумматора 8 соответственно".При вычислении косинусных функцийтриггер 7 устанавливается в единичное состояние, значение старшего разряда умножителя 5 суммируется с единицей на полусумматоре 8, что равносильно добавлению к произведениюЩй 1 числа в . Таким образом на входыаумножителя б подаются пэямые и обратные коды чисел вп + - и М - (йл++ д ). При этом, если значение стармшего разряда кода произведения навыходе умножителя 5 равно единице,то на полусумматоре 8 образуетсяСигйалпереноса," который поступаетна"сумматор 9, где суммируется помодулю два с сигналом переноса от умножителя 5,тем самым образуя навыходе сумматора 9 знак вырабатываемой косинусной функции,В предлагаемом устройстве для полученияодного 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 отсутствует705439 Формула изобретения ИИПИ Заказ 8031/5 иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная; 4 блок управления, который в прототипесоставляет 1/3 самого генератора"си"нусно-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 щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия цифрового генератора синус- но-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 руппе входов первого умножителя,выходы прямого и обратного кодовкоторого, за исключением старшегоразряда подключены к прямым и обратным входам одноименных разрядов второго умнбжителя, выход старшего разряда первого умножителя подключен к первому входу полусуммато"ра, второй вход которого подключен квыходу триггера, а прямой и обратный выходы - сдответственно к прямому и обратному входу старшего разряда второго умножителя, выходы переноса первого умножителя и полусумма-тора подключены ко входам сумматора помодулю 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 экспертизе1. Ролд Б., Рейдер Ч. Цифроваяобработка сигнадов. М., СоветскоеРадио, 1973,2. Авторское свидетельство СССР9 399851, кл, С 06 Г 1/02, 26.04.71