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JPS62549B2 - - Google Patents
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JPS62549B2 - - Google Patents

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JPS62549B2
JPS62549B2 JP19049781A JP19049781A JPS62549B2 JP S62549 B2 JPS62549 B2 JP S62549B2 JP 19049781 A JP19049781 A JP 19049781A JP 19049781 A JP19049781 A JP 19049781A JP S62549 B2 JPS62549 B2 JP S62549B2
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JP
Japan
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circuit
vector
digital arithmetic
arithmetic circuit
components
Prior art date
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Application number
JP19049781A
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JPS5894056A (en
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Takao Yanase
Takashi Tsukahara
Hiroshi Miki
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/16Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は直交座標で表わされた2つのベクト
ル成分からそのベクトルの大きさと基準座標から
の角度を求めるデイジタル演算回路の改良に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a digital arithmetic circuit that calculates the magnitude of a vector and its angle from a reference coordinate from two vector components expressed in orthogonal coordinates.

この種の演算をデイジタル回路で行なう場合、
回路中に演算入出力をテーブル化したメモリ回路
が用いられるが、このテーブルの容量としてはで
きるだけ小さくなることが望まれる。また、テー
ブルとしては演算入力となる2つのベクトル成分
の大きさに依存して別のテーブルを用いるのでな
く、常に同じテーブルを使えることが望まれる。
When performing this type of calculation using a digital circuit,
A memory circuit is used in which the calculation inputs and outputs are made into a table, and it is desirable that the capacity of this table be as small as possible. Furthermore, it is desirable to always use the same table instead of using different tables depending on the magnitudes of the two vector components serving as calculation inputs.

この種の演算回路の働きを第1図のベクトル図
を用いて説明する。第1のベクトル図においてベ
クトルAの2つの直交成分がAx,Ayで、また、
基準軸(ここではx軸としてある)とのなす角が
βで示されている。第1図より次式の関係が成立
する。
The operation of this type of arithmetic circuit will be explained using the vector diagram shown in FIG. In the first vector diagram, the two orthogonal components of vector A are Ax, Ay, and
The angle formed with the reference axis (here referred to as the x-axis) is indicated by β. From FIG. 1, the following relationship holds true.

|A|=√()2+()2 …(1) β=tan-1(Ay/Ax) …(2) よつて直交座標で表わされた2つのベクトル成
分Ax,Ayからそのベクトルの大きさ|A|が(1)
式で角度βが(2)式で与えられる。(1),(2)式を実行
するこの種の演算回路は、専用のハードやマイク
ロプロセツサなどを用いた汎用のハードとソフト
で構成することができる。
|A|=√() 2 +() 2 ...(1) β=tan -1 (Ay/Ax) ...(2) Therefore, from the two vector components Ax and Ay expressed in orthogonal coordinates, the vector is Size | A | is (1)
In the equation, the angle β is given by equation (2). This type of arithmetic circuit that executes equations (1) and (2) can be constructed from general-purpose hardware and software using dedicated hardware or a microprocessor.

第2図はこの種の演算回路を専用のハードで構
成した従来例を示すブロツク図であり、(1),(2)式
の演算を行なつている。なお、これらの回路は公
知の技術で実現容易であるのでその構成の説明は
省略する。
FIG. 2 is a block diagram showing a conventional example in which this type of arithmetic circuit is constructed with dedicated hardware, and performs the arithmetic operations of equations (1) and (2). Note that since these circuits can be easily realized using known techniques, a description of their configuration will be omitted.

同図において、1,2はそれぞれ乗算回路、3
は加算回路、4は平方根テーブル、5は割算回
路、6はアーク・タンジエント・テーブル、1
0,11は入力端子、12,13は出力端子、で
ある。平方根テーブルと云うのは、入力値をアド
レスとし、当該アドレスに当該入力値の平方根値
が書込まれているROMテーブルであり、アーク
タンジエント・テーブルも同様のROMテーブル
である。
In the figure, 1 and 2 are multiplication circuits, and 3
is an addition circuit, 4 is a square root table, 5 is a division circuit, 6 is an arc tangent table, 1
0 and 11 are input terminals, and 12 and 13 are output terminals. A square root table is a ROM table in which an input value is an address and the square root value of the input value is written at the address, and an arctangent table is a similar ROM table.

さて第2図において入力端子10,11から入
力された2つの成分信号Ax,Ayは乗算回路1,
2でそれぞれ2乗され、加算回路3で加算された
後平方根の値が書込まれたROMテーブル4によ
り1/2されベクトルAの大きさ|A|が出力端子1 2に出力される。
Now, in FIG. 2, the two component signals Ax and Ay input from input terminals 10 and 11 are input to
2, and after being added by the adder circuit 3, the vector A is halved by the ROM table 4 in which the square root value is written, and the magnitude |A| of the vector A is output to the output terminal 12.

一方成分信号Ax,Ayの比が割算回路5で求め
られ、アークタンジエント(arctangent)の値が
書込まれたROMテーブル6に入力されそこで角
度βが求められ出力端子13に出力される。ここ
で、例として入力信号Ax,Ayが0<Ax≦2,0
<Ay≦2の範囲内にあるものとすると2つの
ROMテーブル4,6のそれぞれの入力値は0<
(Ax)2+(Ay)2≦8,0<(Ax)/(Ay)<∞の
範囲内となり、また、このときのROMテーブル
の内容も0<√()2+()2≦√8,0<tan-
1

(Ax/Ay)<π/2の範囲内にあることが必要と
なる。
On the other hand, the ratio of the component signals Ax and Ay is determined by a divider circuit 5 and inputted to a ROM table 6 in which arctangent values are written, where angle β is determined and output to an output terminal 13. Here, as an example, input signals Ax and Ay are 0<Ax≦2,0
If it is within the range of <Ay≦2, then two
The input values for each of ROM tables 4 and 6 are 0<
(Ax) 2 + (Ay) 2 ≦8, 0<(Ax)/(Ay)<∞, and the contents of the ROM table at this time are also 0<√() 2 +() 2 ≦√ 8,0< tan-
1

It is necessary that (Ax/Ay)<π/2.

この例からもわかるように2つのROMテーブ
ル4や6はその入力番地数を入力信号Ax,Ayの
変化範囲に対応させて相当大きくとることが必要
となりこの結果ROMテーブルの容量増加とな
り、これはコスト高を招くという欠点につなが
る。
As can be seen from this example, the number of input addresses for the two ROM tables 4 and 6 must be made considerably large to correspond to the change range of the input signals Ax and Ay, which results in an increase in the capacity of the ROM table. This leads to the disadvantage of increasing costs.

また、入力信号Ax,Ayの変化範囲によつてテ
ーブル4や6の入力値が変わるため、入力信号
Ax,Ayの変化範囲が広いときは、それに応じて
テーブルを別にして使い分けることも必要になる
が、複数のテーブルを使い分けるのは操作が繁雑
となり不便であるという欠点につながる。
In addition, since the input values in Tables 4 and 6 change depending on the change range of the input signals Ax and Ay, the input signal
When the change range of Ax and Ay is wide, it is necessary to use separate tables accordingly, but using multiple tables separately has the disadvantage of making operations complicated and inconvenient.

この発明は上述のような従来技術における欠点
を除去するためになされたものであり、従つてこ
の発明の目的は、入力信号の変化範囲が広いにも
かかわらず、テーブル容量が小さくてすみ、従つ
て複数のテーブルを使い分けることを要せず、常
に同一のテーブルを使用すれば済むようなデイジ
タル演算回路を提供することにある。
The present invention has been made to eliminate the drawbacks of the prior art as described above, and an object of the present invention is to reduce the table capacity even though the input signal has a wide range of variation, and to Therefore, it is an object of the present invention to provide a digital arithmetic circuit which does not require the use of a plurality of tables and can always use the same table.

この発明の構成の要点は、直交座標で表わされ
た2つのベクトル成分(Ax,Ayとする)からそ
のベクトルの大きさや角度を求めるデイジタル演
算回路において、2つの成分Ax,Ayの大きい方
をa、小さい方をbとした場合b/aなる値をア
ドレスとしてテーブルに格納された平方根値(√
1+())を求め、その値にaを乗じる
ことによりベクトルの大きさを求めるようにした
点、またb/aなる値をアドレスとしてテーブル
に格納されたアークタンジエント値(tan-1b/
a)を求め、a=Axの場合はその値を、a=Ay
の場合はπ/2からそれを引いた値をもつてベク
トルの角度を求めるようにした点、にある。
The main point of the configuration of this invention is that in a digital arithmetic circuit that calculates the magnitude and angle of two vector components (Ax and Ay) expressed in orthogonal coordinates, the larger of the two components Ax and Ay is used. a, and the smaller one is b, then the square root value (√
1+() 2 ) and then multiplying that value by a to find the magnitude of the vector. Also, the arctangent value (tan -1 b /
Find a), and if a=Ax, use that value as a=Ay
In this case, the angle of the vector is found by subtracting it from π/2.

次に図を参照してこの発明の一実施例を説明す
るわけであるが、その前に本発明の原理を説明す
る。
Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but before that, the principle of the present invention will be explained.

第3図a,bはそれぞれ本発明の原理を説明す
るためのブロツク図であり、第2図と同一要素は
同一番号で示してある。前記の(1),(2)式は2つの
入力信号Ax,Ayの大小比較により以下に述べる
ように変形することができる。
3a and 3b are block diagrams for explaining the principle of the present invention, and the same elements as in FIG. 2 are designated by the same numbers. The above equations (1) and (2) can be modified as described below by comparing the magnitudes of the two input signals Ax and Ay.

(i) Ax≧Ayの場合 |A|=(Ax)×√1+()2…(3) ここで 0<Ay/Ax≦1 …(4) (ii) Ax<Ayの場合 |A|を(Ay)×√1+()2…(5) β=π/2−tan-1(Ax/Ay) …(6) ここで 0<Ax/Ay≦1 …(7) よつてAx≧Ayのときは第3図aの如き構成
を、またAx<Ayのときは第3図bの如き構成を
採用することによつて2つのテーブル4,6はそ
れぞれ少ない容量ですみ、かつ2つの入力値
Ax,Ayの変化範囲の大小によらず常に同じテー
ブルを用いることができる。すなわち、第3図
a,bにおいて√1+()2又は√1+
(Ax/Ay)2を演算する平方根テーブル4および
アークタンジエント・テーブル6の入力値は2つ
の入力値Ax,Ayの変化範囲に関係なく常に0〜
1の範囲にある。このことより、テーブル4の内
容は1〜√2まであればよくテーブル6の内容は
0〜π/4まででよい。
(i) When Ax≧Ay, |A|=(Ax)×√1+() 2 …(3) Here, 0<Ay/Ax≦1…(4) (ii) When Ax<Ay, |A| (Ay)×√1+() 2 …(5) β=π/2−tan -1 (Ax/Ay) …(6) Here, 0<Ax/Ay≦1 …(7) Therefore, Ax≧Ay. By adopting the configuration shown in Figure 3 a when Ax<Ay, and by adopting the configuration shown in Figure 3 b when Ax<Ay, the two tables 4 and 6 each require a small capacity, and the two input values
The same table can always be used regardless of the size of the change range of Ax and Ay. That is, in Figure 3 a and b, √1+() 2 or √1+
The input values of the square root table 4 and arctangent table 6 that calculate (Ax/Ay) 2 are always between 0 and 2, regardless of the change range of the two input values Ax and Ay.
It is in the range of 1. From this, the contents of table 4 may range from 1 to √2, and the contents of table 6 may range from 0 to π/4.

第4図はこの発明の一実施例を示すブロツク図
である。同図において7と8はそれぞれ切換回路
であり、その他、第2図、第3図におけるのと同
一要素は同一番号で示してある。
FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. In the figure, 7 and 8 are respectively switching circuits, and other elements that are the same as those in FIGS. 2 and 3 are designated by the same numbers.

第4図に示した実施例は、2つの入力値Ax,
Ayの大小比較結果に応じて切換回路7及び8を
自動的に切換え、第3図a相当の回路構成、或い
は第3図b相当の回路構成が得られるようにした
ものである。動作の態様は、第3図a,bを参照
して先きに説明したところと同一であるから繰り
返さない。
The embodiment shown in FIG. 4 has two input values Ax,
The switching circuits 7 and 8 are automatically switched according to the comparison result of the magnitude of Ay, so that a circuit configuration corresponding to FIG. 3a or a circuit configuration corresponding to FIG. 3b can be obtained. The mode of operation is the same as that described above with reference to FIGS. 3a and 3b, and will not be repeated.

なお、2つの入力値Ax,Ayの大小比較回路、
その結果に依存して切換回路7,8に切換動作を
行なわせる駆動回路は従来公知の技術から容易に
実現できるのでこれ以上の説明は省略する。
In addition, the magnitude comparison circuit of the two input values Ax and Ay,
A drive circuit that causes the switching circuits 7 and 8 to perform switching operations depending on the result can be easily realized using conventionally known techniques, and further explanation thereof will be omitted.

この発明によれば、2つの入力値Ax,Ayの大
小比較によつて第3図a,bの回路を切換えて使
用するような構成にしたため、平方根テーブル及
びアークタンジエント・テーブルとして、入力値
Ax,Ayの変化範囲の大小によらず、入力番地が
少なく、従つて容量の小さなROMの使用が可能
となり、常に同一のテーブルを使用すればすむと
いう効果が得られる。
According to this invention, the circuits shown in FIG. 3 a and b are switched and used by comparing the magnitudes of the two input values Ax and Ay, so that the input values can be used as a square root table and an arctangent table.
Regardless of the size of the change range of Ax and Ay, the number of input addresses is small, so it is possible to use a ROM with a small capacity, and it is possible to always use the same table.

この発明は今まで説明した専用のデイジタル回
路のほかマイクロコンピユータなどを用いプログ
ラムにより演算を行なう場合にも応用できる。
The present invention can be applied not only to the dedicated digital circuit described above but also to the case where a microcomputer or the like is used to perform calculations by a program.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は演算により求めるべきベクトルを示す
ベクトル図、第2図はデイジタル演算回路の従来
例を示すブロツク図、第3図a,bはこの発明の
原理を説明するためのブロツク図、第4図はこの
発明の一実施例を示すブロツク図、である。 符号説明、1,2……乗算回路、3……加算回
路、4……平方根テーブル、5……割算回路、6
……アークタンジエント・テーブル、7,8……
切換回路、9……加算回路、10,11……入力
端子、12,13……出力端子。
FIG. 1 is a vector diagram showing vectors to be obtained by calculation, FIG. 2 is a block diagram showing a conventional example of a digital arithmetic circuit, FIGS. 3 a and b are block diagrams for explaining the principle of the present invention, and FIG. The figure is a block diagram showing one embodiment of the present invention. Symbol explanation, 1, 2...Multiplication circuit, 3...Addition circuit, 4...Square root table, 5...Division circuit, 6
...Arctangent table, 7,8...
Switching circuit, 9... Adding circuit, 10, 11... Input terminal, 12, 13... Output terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 直交座標で表わされた2つのベクトル成分
(Ax,Ayとする)を与えられて当該ベクトルの
大きさを算出するデイジタル演算回路であつて、
前記2つの成分を比較する比較回路と、その結果
判明した大きい方(aとする)で小さい方(bと
する)を割算(b/a)する割算回路と、その割
算結果(b/a)をアドレスとして入力されたと
き、当該アドレスに記憶されていた√1+(
a)なる値を出力するテーブルメモリと、該メ
モリ出力に対しaを乗算して前記ベクトルの大き
さを出力する乗算回路とを有して成ることを特徴
とするデイジタル演算回路。 2 直交座標で表わされた2つのベクトル成分
(Ax,Ayとする)を与えられて当該ベクトルの
基準座標となす角度を算出するデイジタル演算回
路であつて、前記2つの成分を比較する比較回路
と、その結果判明した大きい方(aとする)で小
さい方(bとする)を割算(b/a)する割算回
路と、その割算結果(b/a)をアドレスとして
入力されたとき、当該アドレスに記憶されていた
アーク・タンジエント値(tan-1b/a)を出力するテ ーブルメモリとを有して成ることを特徴とするデ
イジタル演算回路。 3 特許請求の範囲第2項に記載のデイジタル演
算回路において、前記2つのベクトル成分
(Ax,Ay)のどちらが大きいかに従つて、前記
メモリテーブルから出力されるアーク・タンジエ
ント値をそのまま、或いはπ/2から差し引いて
出力する切換回路を備えたことを特徴とするデイ
ジタル演算回路。
[Scope of Claims] 1. A digital arithmetic circuit that calculates the magnitude of a vector given two vector components (Ax, Ay) expressed in orthogonal coordinates,
A comparison circuit that compares the two components, a division circuit that divides (b/a) the smaller one (b) by the larger one (a) found as a result, and the division result (b When /a) is entered as an address, √1+(
a) A digital arithmetic circuit comprising: a table memory that outputs a value of 2 ; and a multiplication circuit that multiplies the memory output by a and outputs the magnitude of the vector. 2. A digital arithmetic circuit that is given two vector components (Ax, Ay) expressed in orthogonal coordinates and calculates the angle between the vector and the reference coordinates, which is a comparison circuit that compares the two components. and a division circuit that divides (b/a) the smaller one (b) by the larger one (a) found as a result, and the division result (b/a) input as an address. 1. A digital arithmetic circuit comprising: a table memory for outputting an arc tangent value (tan -1 b/a) stored at the address when 3. In the digital arithmetic circuit according to claim 2, depending on which of the two vector components (Ax, Ay) is larger, the arc tangent value output from the memory table is output as is, or A digital arithmetic circuit characterized by comprising a switching circuit that subtracts the value from /2 and outputs the result.
JP19049781A 1981-11-30 1981-11-30 Digital arithmetic circuit Granted JPS5894056A (en)

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