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

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измер 1тельиой технике и может быть использовано при разработ ке цифровых систем управления, в специа лизированных вычислитель}а 1Х устройствах в Л1шеаризаторах характеристик первичны измерительных преобразователей и т.п. Известно устройство для воспроизведе ния логарифмической функции, содержащее три счетчика и схему сравнения 1 . Недостатком этого устройства является пониженная точность вычисления логар и фмической функции и узкий класс решаемых задач. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровое устройство для вычисления логарифмов чисел, представленных число-импульс ными кодами, содержащее первый и второй счетчики, элементы И блока, элемент задержки, элемент ИЛИ и блок умножения, причем входы первого и второго счетчиков соединены с импульсными и потенциальными входами элементов. И блока соответственно, выход элемента ИЛИ соединен с входом блока умножения и первого счетчика, выход элементов И блокасоединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом устройства и входом второго счетчика С 2 . Известное устройство характеризуется узким классом рещаемых задач, что заключается в невозможности вычисления функции У1 X . Це.пыо изобретения является расширение решаемых задач за счет дополнительного вычисления функций X и ХВу,Х-Х. Поставле1шая цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый и второй п -разрядные счетчики, первую группу элементов И, первыйэлемент ИЛИ первый сумматор, первый вход которого соединен с входом устройства, выход пер вого элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к входу первого счетчика, вход второго счетчика соединен с входом устройства, введены Bi-opaH группа элеме}1тов И, второй элемент ИЛИ, второй сумматор, ключ и третий счетчик, вход которого соединен с выходом второго сумматора, первый вход котороIo соединен через ключ с входом устройства, второй вход второго сумматора подключен к выходу второго элемента ИЛИ, которого соединены с выходами элементов И второй группы. первый и второй входы - -входового элемента И которой ( , ... , п+2) соединены соответственно с инверсным и прямым разрядными выходами, начиная с младшего разряда, второго и, начиная со старшего разряда, первого счетчиков, третий вход i ходового элемента И второй группы подключен к входу устройства, входы с ( -i +1)-го по ( 1 + и )-&, ( 1+ VI)-входового элемента И второй группы соединены с прямыми вьссодами разрядов, с первого по и -и, второго счетчика, первый и второй входы i -входового элемента И первой группы соединены соответственно с инверсными разрядными входами, начиная с младшего разряда, первого и второго счетчиков, третий вход i -входового элемента И первой группы подключен к входу первого счетчика, входы, с ( i +1)-го по { -1 + И )-й, ( 1 + и)-входового элемента И первой группы соединены с прямыми выходами разрядов, с первого по h-й, первого счетчика, выходы элементов И первой группы подключены к входам первого элемента ИЛИ. На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - вариант выполнения импульсного сумматора. Преобразователь (фиг. 1) содержит вход 1 устройства, первый счетчик 2, второй счетчик 3, первую группу элементов И 4, вторую группу элементов И 5, первый элемент ИЛИ 6, второй элемент Или 7, первый сумматор 8, второй сумматор 9, ключ 10, третий счетчик 11. Сумматор (фиг. 2) содержит элемент ИЛИ 12, элемент 13 задержки, входы 14 и 15, выход 16. Счетчик 2, группа 4 и элемент 6 образуют первый двоичный умножитель частоты, управляемый счетчиком 3. Счег,чик 3, группа 5 и элемент 7 образуют второй двоичный умножитель частоты, управляемый счетчиком 2. Первый двоичный умножитель управляется кодовой комбинацией, снимаемой с инверсных разрядных выходов счетчика 3. Второй двоичный умножитель управляется кодовой комбинацией, снимаемой с прямых разрядных выходов счетчика 2. Элементы И .групп 4 и 5 являются (2+п)-входовыми, где V)- номер разряда счетчикаделителя двоичного умножителя частоты, с инв.ерснь1М выходом которого соединен данный элемент И. Каждый элемент И групп 4 и 5 стробируется импульсами, поступающими на входы счетчиков 2 и 3. Импульсы на выходах элементов И групп 4 и 5 не-совпадают между собой, так как импульс на выходе соответствующего .элемента И появляется лишь тогда, когда раэр5зд счетчика-делителя, с ипверслым выходом Которого соединен данный элемент И, находится в нуле (прямой выход - в нуле), а все предЬздушпе раэрядь в единице. Такие же двоичные умножители вьшускаются отечестве(шой промышленностью в виде микросхемы|Q К155ИЕ8, которая может быть применена при практической реализации устройства. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы все разряды первс«го счетчика 2 устанавливаются в нхлеЕюе состояние, а все разряды второго счетчика 3 - в единичное состояние. Если ключ Ю замкнут, то входная им- пульсная последовательность поступает на вход второго (импульсного) сумматора 9, если разомкнут - не поступает. Пусть для определённости ключ замкнут. На вход 1 устройства поступает импульс-, jj ная последовательность X Приращения (Зу этой последовательности поступают на ,вход второго счетчика 3 и формируют в нем текущее значение управляющего ;сода первого двоичного умножителя. Приращения d у , поступают также на первый вход первого сумматора 8. Приращениг И 7 I поступающие с выхода первого сумматора 8 на вход первого счетчика 2, вызывают появление на выходе первого двоичного умножителя приращений dy j 5 поступающих на второй вход первого сумматора 8. Следовательно, -L. () Учитьгоая, что все разряды второго 40 счетчика 3, управляющего первым двоичным умножителем, находились первоначально в единичном состоянии и, учитывая также, что этот умножитель управляется кодовой комбинацией, снимаемой с 45 инверсных разрядных вькодов второго счетчика 3, определим значение (3у : J - Cm4-(X-l)3d7. Vii(1) где Vn - коэффициент п эресчета счетчи- 50 ков; (гл--1)- емкость счетчика; (y.-f)- значение 1исла, формируемого входной импульсной последовательностью в счетчике;55 jy.-1-,(1)}- числовое значение кода, управляющего первым двоичным умножителем. при или мен пол в п зна дво вто эле ИЛ на явл дво или вы рой клю На им ре или тат После преобразовшшй выражегше (2) нимает вид d - Cty - X )ах , «V - (ь; Подставляя (3) в (1), получим ,.йь1Ж,4, , после упрощения и разделения переныхdz. ЗУ п IT Интегрируя (5) X dn , , - (6; учим --fc у m (&) Полученное значение 2 , формируемое ервом счетчике 2, является числовым чением управлякицего кода второго ичного умножителя, образованного рым счетчиком 3, второй группой ментов И 5 и вторым элементом И 7. Приращения dy i поступающие вход второго счетчика 3, вызывают поение приращений на выходе второго ичного умножителя 1 (о; m , учитьшая (8) ., dv--ev,xd Приращения сЗу поступают на первход второго сумматора 9, на втовход которого через замкнутый ч 1О поступают приращения d-jc . выходе второго сумматора 9 получаем dj.d,,. (4; Приращения d -jj- интегрируются третьсчетчиком 11, в котором фиксируется ультат преобразования ЗГ . . , СП) IV|M)(, (i) rl(xev,.(H) T xe x-x-i-x {i5) , окончательно, Т--хеиХ И6) Если ключ 1О разомкнут, то резульпреобразования, фиксир)уемый третьим срчетчиком 11, определяется из выраженияr nV-v (л;. преобразователь воспроизводит следую щие функции:х-xEv, X ; Х-Х и У , тогда как базовый объек только функцию Z:: Vn.By, X . Следователь но, класс решаемых преобразователем задач сушественно расширен. Технико-экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения : будет получен за счет существенного расширения класса решаемых задач. Так, например, применение преобразователя в устройствах цифровой аппроксимации позволит существенно повысить точнс ть, приближения заданных функций, поскольку одну КЗ воспроизводимых преобразователем функций можно использовать в основном канале алпроксиматора, а другие в корректирующем, для коррекции возни- кающей в основном канале погрешности аппроксимации. В нашем случае для этих целей применяется один преобразователь, блоки которого одновременно используются для воспроизведения нескольких функций. Вследствие этого отпадает необходимость хфименения неснольких преобразователей , и сокращается объем оборудования. Возможно применение преобразователя совместно с микропроцессорами, в качестве устройства предварительной обработки поступающей информации, что позволит &1лее эффективно использовать возможности обоих устройств.

ШФРрЭОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содеркащий первьй и второй VI-разрядные счетчики, первую группу элементов И, первый элемент ИЛИ, первый сумматор, пермлй вход котсфого соединен .с входом устройстэаа, выход перврго элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен JC входу первого счетчика, вход второго счетчика соединен с входом устройства.о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения класса решаемыхзадач аа счет дополнительного вычисления функций и в него введены вторая группа элементов И, второй элемент ИЛИ, второй суммачор, ключ и третий счетчик, вход котогрого соединен с выходом второго суммато ра,.первый выход которого соединен через ключ с входом устройства, второй вход второго сумматора подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И второй группы, первый и второй входы 1-вхоДового элемента И которой ( i 3, ... , И + 2) соединены соответственно с инверсным и прямым разрядными выходами, начиная с младшего разряд, второго и, начиная со ставшего разряШ) nejHsoro счетчиков, третий вход Ц -«ходового элемента И второй группы подключен к входу устройстзаа, входы, с (i+l)Htx) по ( )-й, (-1 И)-входового элемента И второй группы соединены (О с прямыми выходами разродов, с пеового по 1 ir-й, BTOjwro счетчика, первый и второй входы i -входового элемента И пе|жой группы соединены соответственно с инверсными разрядными выходами, начиная с младшего разряда, первого и второго счетчиков, третий вход -i -входового элемента И первой группы подключен ;К входу первого счетчика, входы, с (i +1)-го по ( i + «)-«, ( i + ц)-входосо ел вого элемента И первой группы соединены с прямыми выходами разрядов, с первого по и -и, первого счетчика, выходы элементов И первой группы подключены к входам первого элемента ИЛИ.

/5

Фиг.1

16