Устройство для вычисления синуса и косинуса угла

Союз Советских СоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЙЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ(23) ПриоритетГосударственный комитет сссР по делам нзобретеннй н открытнй(71) Заявитель 54) УСтРойство для вычисления синУСА И КОСИНУСА УГЛАИзобретение 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 умножители, 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). ГНедостатком указанного устройства является ограниченное быстродействие, та как состояния регистров определяются количеством импульсов, поступивших на счетчик. 20Наиболее 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 ьО на инФормационных входах регистра, На х выходах этого регистра появляютсяЗй лттдттд ттд У ттдятаплтт .я тт пттотттттт Ы Л б 1 Х выходов регистра связаны с помощью инверсной разрядной схема, обладающей двумя устойчивыми состояниямит с х входами постоянной памяти.На у выходах постоянной памяти в зависимости от состояния инверсной разрядной схемы появляется либо значениесинуса 9 ., либо синус угла, разрядызначения которого инвертированы относительно разрядов значения В -60),т.е, угла Уа- О ). Устройство предназначено для почти одновременногоопределения синуса или косинусаугла в, значение которого выражевов цифровой форме 21,Недостатком известного устройства для вычисления синуса и косинусаугла, выраженного в двоичном коде,является ограниченное быстродействие,обусловленное наличием постоянногозапоминающего 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, входыкоторого соединены с (и)-ыми .млад-шими разрядами регистра, где п-раэ 868754введены дешифратор кодов угла, дешифратор октантов, шифратор кодовсинуса и косинуса, дешифратор знакаи коммутатор кодов синуса и косинуса, причем выход коммутатора кодовугла через дешифратор кодов угла подключен ко входу шифратора кодов си 5яуса и косинуса, выходы синуса и косинуса которого подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора кодов синуса и косинуса,первый и второй управляющие входыкоторого подключены к соответствующим выходам дешифратора октантов,входы которого соединены с выходамитрех старших разрядов регистра, выходы двух старших разрядов которого 15соединены со входами дешифратора знака, выходы которого являются выходами знака устройства,а выходы коммутатора кодов синуса и косинуса являются выходами кодов Функций устройства,На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит регистр 1, коммутатор 2 кодов угла, дешифратор 3кодов угла, шифратор 4 кодов синусаи косинуса, коммутатор 5 кодов синуса и косинуса, дешифратор б знакаи дешифратор 7 октантов.Устройство работает следующим образом.На вход регистра для вычисления синуса и косинуса поступает двоичныйкод угла. Коммутатор 2 кодов углапереключает на общий выход с 1-огопо (п) -ой разряды прямого и обрат- Зного кодов угла . Признаком подключения прямого кода является"О)в (и) -ом разряде кода угла, а признакомподключения обратного кода - логическая "1 я в этом разряде. Прямой или обратный 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 интервале0-45 . Шифратор 4 представляет собой комбинационную схему, состоящуюиз двух блоков элементов ИЛИ. Напервом выходе шифратора 4 за счетсинтеза входных сигналов обеспечивается формирование двоичного параллельного кода синуса, а на втором - формирование кода косинуса углов, лежащихв пределах 0-45 о.0 выхода шиФратора 4 коды синуса 55и косинуса углов первого октанта поступают на коммутатор 5, имеющий дваканала, каждый из которых содержитэлементы 2 И-ИЛИ, число которых равночислу разрядов Формируемого кода. Напервые входы первых элементов И каждого разряда поступает код с первоговыхода шифратора, а на первые входывторых элементов И - код со второговыхода 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-ого 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 0-45 о, то вычисление значений функции для углов вне первого октанта осуществляется приведением их к значениям первого октанта в соответствии с выражениямиБЩ 9=СО 5(ЛЯ)4 С 05(Л/2) ОЯ 45)п(Л)-ОЯ: :)5 (У) 9:)ОО 5,537/2-8=)со 5 ( зл 32+9= -5) п(2 Л- а)1; / С 05 =)54 П(37/Я- Э) = МП (ЛЯ+9) "-/СОЯ (У-Юф)СО 5 (ЗТ+ 9) 1::)51 п(3 ЛЙ)ЦВп(ЗЛЯ+9)=со 5(ЯЗ)-9) )М где 9 - угол, лежащий в пределами0-45Так, 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 (и) -ой разряд кода угла имеет значение логической 1, то на дешифратор 3 поступает обратный код угла, На одйом 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 Яхп ,Дешифрированные состояния первого и четвертого квадрантов служатпризнаком знака функции соз 9. Сигналы знака функции синуса и косинусь 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.адов 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.Формула изобретенияУстройство для вычисления синусаи косинуса угла, содержащее регистр и коммутатор кодов угла, входы которого соединены с (п)-ыми младшимиразрядами регистра, где и в , разрядность аргумента,о т л и ч а ю щ ее с я тем,что, с целью повышениябыстродействия, в него введены де-.шифратор кодов угла, дешифратор октантов, шифратор кодов синуса и косинуса, дешифратор знака и коммутатор кодов синуса и косинуса, причемвыход коммутатора кодов угла черездешифратор кодов угла подключен ковходу шифратора кодов синуса и косинуса, выходы синуса и косинуса которого подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора 5 кодов синуса и косинуса, первый ивторой управляющие входы которогоподключены к соответствующим выходам дешифратора октантов, входы которого соединены с выходами трех старя ших разрядов регистра, выходы двухстарших разрядов которого соединенысо входами дешифратора знака, выходыкоторого являются выходами знакаустройства, а выходы коммутатора кодов синуса и косинуса являются выходами кодов функций устройства. Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1, Воронов А.А. и др. ЦиФровыеаналоги для систем автоматическогоуправления. 1960, с.117.2. Патент Франции 92175237,кл, 6 06 Г 7/00, опублик. 1973 (про 36687%4 Код уги Состав Техред дактор итровка Тираж 748 осударственного комитета елам изобретений и открыти Москва, Ж, Раушская на) де или аказ 8330/71 ВНИИПИ по д 113035, ель А.Зорин