Цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06F17/10 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может.быть использовано в системах автоматического управления и контроля, цифровых линеаризирующих устройствах, устрой- ствах аппаратной реализации средств математического обеспечения ЭЦВМ и др.

Известно устройство вычисления логарифмической функции, содержащее двоичный счетчик, первый и второй. суммат9Ры, пересчетную схему, две . группы элементов И и элемент задержки Г1.

Однако в указанном устройстве результат вычисления представляет собой сумму членов разложения в ряд логарифмической функции, что в значительной степени влияет на аппаратурные затраты. Большая зависимость аппаратурных затрат от количества членов ряда является недостатком устройства,

, Наиболее близким к изобретению :по технической .сущности является функциональный преобразователь, содержащий входной делитель частоты, выходной счетчик, схемы И первой, второй и третьей групп, схемы ИЛИ, ключи, элементы задержки, цифровой

фильтр, управляющие знаковые входы 2.

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как онвоспроизводит только функции вида - ОХ ц

где а - постоянный коэфQ-X

10

фициент,, X - входная переменная, и не может воспроизводить логариф.лические функции, а также пониженное быстродействие-, обусловленное наличием двух элементов задержки, участвующих в работе устройства при вычислении

15 обеих воспроизводимых- устро.йством функций. .

Целью изобретения 7)зляется расширение функциональных возможностей и

20 повышение быстродействия,

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий счетчик, дополнительно введены первый и второй двоичные .умножители,

25 первый и второй сумматоры-ВЕлчитАтели, причем первый и второй входы первого сумматора-вычитателя соединены соответственно с выходом первого двоичного умножителя и входом преобразова30теля, подключенного к входу сче.тчика. установочные входы первого и второго двоичнЕлх умножителей соединены с информационными выходами счетчика, информационные входы первого и второго двоичных умножителей соединены соответственно с выходами первого И второго сумматоров-вычитателей, первый и второй входы второго сумматора-вычитателя подключены к .вьаходам. соответственно первого сумматора-вычита.теля и второго двоичного умножителя. На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового функционального преобразователя; на фиг. 2 - вариант выполнения схемы вычитания сумматоравычитателя (СВ и временные диаграммы, поясняющие ее работу; на фиг.З - вариант выполнения сусемы сложения (СС) сумматора- ычитателя. Преобразователь (фиг.1) содержит вход 1, двоичные умножители 2 и 3, счетчик 4, сумматоры-вычитатели 5 и 6, входы 7 и и и выход 9 сумматоравычитателя 5, входы 10 и 11 и выход 12сумматора-вычитателя б. Схема вычитания импульсных последовательностей (фиг. 2) содержит D-триггер 13и элемент ИЛИ 14. -Схема сложения импульсных последовательностей (фиг. 3) содержит элемент ИЛИ 15 ,и элемент задержки 16. При конкретном конструктивном выполнении преобразователя в качестве двоичных умножителей 2 и 3 целесообразно применять выпускаемую отечест венной промышленностью микросхему К155 ИЕ8.В качестве счетчика 4 можно применить микргсхемы К155ИЕ5, К133ИЁ5 К133ИБ7. Схема вычитания и схема сложения, варианты выполнения которых представлены на фиг. 2 и 3, также без трудностей: строятся на элементах 155 серии. Работа схемы вычитания подробно проиллюстрирована временными диаграммами (фиг.2). Элемент задержки 16 в схеме сложения (фиг. 3) исключает возможность совпадения импульсов импульсных последовательностей, поступающих на входы схемы. Преобразователь работает следу щим образом. Пусть сумматорьт-вычитатели 5 и б работают в режиме вычитания импульсных последовательностей. На вход 1 преобразователя поступает входная импульсная последовательность, формирующая текущее значение числа X в счетчике 4. Эта же импульсная последовательность, поступая на вход 7, вызывает появление на ее выходе . импульсной последовательности Zy, которая поступает на-вход двоичного умножителя 2, вызьшая появление на выходе импульсов последовательности у , поступаюш.ей1 на вход суммато рателвхо зыв сов пос на зыв пул туп ля сыв где ния умн где отк сыв где Зна опи тел Тог (6) ычитателя 5. Импульсы последованости Zf поступают также на 10 сумматора-вычитателя б, выя появление на ее выходе имп льпоследовательности Z. Импульсная едовательность Z/, поступающая ход двоичного умножителя 3, выет появление на его выходе имсной последовательности у , посющей на вход сумматора-вычитате. абота сутлматора-вычитателя 5 опиется уравнением dli-d-j -dVi, d2. приращения импульсной последовательности Z на выходе сумматора-вычитателя dx, - приращения импульсной последовательности X на входе 7 сумматора-вычитателя 5j dy - приращения- импульсной пос ледовательности у на входе 8 сумматора-вычитателя 5. начение dy, определяем из уравнен описывающего работу двоичного жителя 2 . . , дч) -V dZj -Q- 1 X - текущее значение числа в счетчике ; .d - коэффициент пересчета счетчика двоичного умножителя 2 (в дальнейшем и двоичного ум- ножителя . 3). б2,-6Х-Х%, СЪ) да С4) абота сумматора-вычитателя 6 опиется уравнением Z dZ - dy,- (5) dZ. - приращения импульсной пос ледовательности Z на выходе 12 сумматора-вычитателя 6; dy - приращения импульсной последовательности у на вхо. де 11 сумматора-вычитателя 6. ение dy определяем из уравнения, ывающего работу двоичного умножи3. а, учитывая уравнения (4), (5), А-7 -п dJL у dZa O I-QST:; г- 5 откуда, после элементарных ваний dz (QtX) Приращения dZ. интегрируются сче чином двоичного умножителя 3, в кот ром фopмиpyeтqя результат преобразо вания V о -, - - а-х ()а+х Аналогично импульсная последовательность dZ интегрируется счетчиком двоичного умножителя 2, в котор формируется второй результат преобразовани ;-|°55r-°4 i) СЮ) Следовательно, в рассмотренном режиме работы преобразователя он во производит две функции: 7,--аеи(41-|-), с) ох В данном случае, т.е. при воспро ведении функций (11) и (12), блоки преобразователя не содержат элементов задержки. Поэтому быстродействи преобразователя при воспроизведении .этих функций вьшю, чем у известного устройства. Вывод формул всех режимов работы преобразователя аналогичен рассмотре ному, поэтому приведем сразу окончательные формулы. Для случая, когда сумматор-вычита хель 5 работает в режиме вычитания, а сумматор-вычитатель 6 в режиме сло жения импульсных последовательностей , Выражение для z не изменилось, т.е. описывается формулой (11). Для случая, когда оба сумматоравычитателя 5 и 6 работают в режиме сложения импульсных последовательнос тей а-х -|Т С Технические преимущества предлага емого преобразователя по сравнению с известным заключаются в том, что предлагаемый преобразователь обладает расширенными функциональными возможностями, так как воспроизводит следующие функции: .) а-х преобраэо- а известный - только функции 2.1003094а также обладает повьаиен быстродействием при вычислении функции 2 за счет исключения из его состава элементов задержки. Это подтверждается тем, что двоичные умножители 2 и 3, счетчик 4 и схема вычитания сумматоров-вычитателей построены без применения элементов задержки. Таким обрагом, технико-экономический эффект от внедрения изобретения будет получен за счет расширенных, по сравнению с известнь устройством, функциональных возможностей преобразователя и повышения его быстродействия. Формула изобретения Цифровой функциональный преобразователь, содержащий счетчик, отличающийся тем, что, с целью расширения области его применения путем дополнительного вычисления функций,(l--|-)z, ;z-at« и повышения быстродействия преобразователя, в него введены первый и второй двоичные умножители, первый и второй сумматоры-вычитатели, причем первый и второй входы первого сумматора-вычитателя соединены соответственно с выходом первого двоичного умножителя и входом преобразователя, пoдключeннQгo к входу.счетчика, установочные входы первого и второго двоичных умножителей соединены с информационными выходами счетчика, ин(формационные входы первого и второго двоичных умножителей соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров-вычитателей, первый и второй входы второго сумматора-вычитателя подключены к выходам соответственно сумматора-вычитателя и второго двоичного умножителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Введение в кибернетическую технику. Под -ред. Б.Н. Малиновского. Киев, Наукова думка , 1979, с. 169-171. 2.Авторское свидетельство СССР 415665, кл. G 06F 15/31, 1974 (прототип).

////

ff/ffj

7/Г01 dfff/

n

J L

- nj-LJ

U

фуг. 2

0l/t.J