Функциональный преобразователь для реализации функции вида @ Советский патент 1984 года по МПК G06F7/552 

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в качестве развертывающего фун ционального преобразователя, в частности ,для внутрипериодного преобразования частоты импульсов в ее произвольную степень.

Известен цифровой функциональный преобразователь, содержащий реверсивный и суммирующий счетчики, две группы элементов И переноса, два делителя частоты, генератор опорной частоты, два элемента И, триггер, элемент задержки, элемент ИЛИ и бло управления tij,

Обладая широкими функциональными возможностями, данный функциональны преобразователь имеет весьма существенный недостаток - диапазон значений преобразуемого входного сигнала число-импульсного кода не должен превышать величины емкости суммирующего и реверсивного счетчиков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является функциональный преобразователь, содержащий два число-импульсных умножителя и вычитающий счетчик, причем частотный вход преобразователя соединен с частотным входом первого частотно-импульсного умножителя, выход которого подключен к частотному входу второго число-импульсного умножителя, выход которого соединен с вычитающего счетчика, разрядные выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам первого и второго число-импульсных умножителей и образуют выход устройства С2.

К недостаткам известного преобр зователя относятся его узкие функциональные возможности: он реализует только преобразование типа 1/х,. где X - число поданных на его вход импульсов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет реализации функции как при , так и произвольной дробной.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь, содержащий первый и второй число-импульсные умножители и вычитающий счетчик, причем частотный вход устройства соединен с частотным входом первого число-импульсного умножителя, управляющие входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов вычитакяцего счетчика, введены первый и второй суммирующие счетчики, управляемлй делитель частоты, частотно-импульсный вычитающий блок и третий числоимпульсный умножитель, причем управляющие входы третьего число-импульсного умножителя являются входом кода

показателя степени устройства, выход первого число-импульсного умножителя соединен с частотным входом третьего число-импульсного умножителя, выход которого соединен с входом уменьшаемого частотно-импульсного вычитающего блока, вход вычитаемого которого соединен с выходом второго число-импульсного умножителя, управляющие входы которого подключены к соответствующим разрядным выходам першего суммирующего счетчика, вход которого соединен с частотным входом устройства, выход переполнения первого суммирующего счетчика соединен с входом второго суммирующего счетчика, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам управляемого делителя частоты, частотный вход которого соединен с выходом вычитакяцего блока, а выход - с частотным входом

второго число-импульсного умножителя и входом вычитающего счетчика.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого функционального преобр азователя для реализации функций вида 1/х .

Функциональный преобразователь содержит суммирующие счетчики 1 и 2, число-импульсные умножители 3-5, управляемый делитель б частоты, частотно-импульсный вычитающий блок 7 и ВБГЧитающий счетчик 8. Число-импульный вход устройства соединен с входами счетчика 1 и число-импульсного умножителя 4, управляющие входы которого подключены к соответствующим разрядным входам вьгчитакяцего счетчика 8, а выход - к входу число-импульс;ного умножителя 5, на управляющие входы которого подан код требуемого показ ателя степени, а выход подт ключен к входу уменьшаемого частотно-импульсного вычитающего блока 7. Вход вычитаемого блока 7 соединен с выходом число-импульсного умножителя 3, управляющие входы которого соединены с соответствующими разрядными выходами суммирующего счетчика 1 , выход переполнения которого соединен с входом суммирующего счетчика 2, разрядные выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам управляемого делителя б частоты, вход которого подключен к выходу частотно-импульсного вычитающего блока 7, а выход - к входам вычитакмцего счетчика 8 и число-импульсного умножителя 3,

Функциональный преобразователь работает следуняцим образом.

Перед началом работа сукмирующий счетчик 1 находится в нулевом состоянии. В суммирующем счетчике 3 записана единица младиего разряда, а в вычитающем счетчике 8 - начальное значение У( - 1, где

Р - число двоичных разрядов счетчиков 1, 2 и 8, число-импульсных-умножителей 3 и 4 и управляемого делителя 6 частоты. На управляющие входы 5-разрядного число-импульсного умножителя 5 подан код показателя степени , где 2- натуральное. (Описание работы преобразователя ведет ся в терминах двоичны счетчиков, умножителей и делителей, хотя не исключено применение этих элементов с произвольным основанием например, десятичных ).

Пусть на вход преобразователя нчинает поступать последовательность импульсов с.частотой dx. Управляемый числом У (х|, , число-импульсный умнож1{тель 4 реализует зависимость

; aZzy(xidlx , (1)

где oJZ - приращения на выходе числоимпульсного умножителя 4; V(X) - текущее число в вычитающем

счетчике 8.

На выходе число-импульсного умножителя 5 образуется последовательность импульсов частоты dm а на выходе частотно-импульсного вы читающего блока 7 - последовательность частоты ei-fcrclm-dJn , где с1 п - частота потока приращений на выходе число-импульсного умножителя 3. Приращения с вьнсода вычитаю щего блока 7 поступают на вход управляемого делителя б частоты, реализующего зависимость : -f,. W ; где Ы, - число переполнений суммиру щего счетчика 1, записанно в суммирующем счетчи- . ке 2.

Чиcлo-и шyльcный умножитель 3 реализует зависимость

л dn --dr(5)

NT - целое число импульсов, записанное в суммирующем счетчике 1.

Совместное решение уравнений {1) - (5) дает

0

р Vdx

Nj

. и

Обозначим через х N +2 N число поступивших на вход импульсов

5 : ( за исключением начальных 2 ) . Тогда . .

(Ч

Уравнение, описывающее работу вычитающего счетчика 8, составлено с учетом веса его младшего разряда, приписываемого импульса частоты о Г

da -2dr .

(7) (6 ). и (7) следует уравнение -N X решение которого при заданных начальных условиях v X Т d:i , ,. dx 1 1 ...;- 2 . составляет результат функционального преобразования 2«Xi , . 2PN N Аргументом функции является число в суммирующих счетчиках 1 и 2 или приближенное число импульсов, поступивших на вход преобразователя. Таким образом, предлагаемый преобразователь по сравнению с известным реализует функции как при , так и произвольной дробной.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВА-j ТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИИ ВИДА 1/К содержащий первый и второй числоимпульсные умножители и вычитающий зчетчик, причем частотный вход устройства соединен с частотным входом первого число-импульсного умножи теля, управляющие входы которого под ключены к выходам соответствующих разрядов вычитающего счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации функции как при , так и произвольной дробной, В него введены первый и вто рой суммирукядие счетчики, управляемый делитель частоты, частотно-импульсный вычитающий блок и третий число-импульсный умножитель, причем управляющие входы третьего числоимпульсного умножителя являются входом кода показателя степени устройства, ВЫХОД первого число-импульсного умножителя соединен с частотным ВХОДОМ третьего число-импульсного умножителя, выход которого соединен с ВХОДОМ уменьшаемого частотно-импульсного вычитающего блока, вход вычитаемэго которого соединен с выходом второго число-импульсного умножителя, управляющие входы которого подключены к соответствующим разрядным выходам первого суммирующего счетчика, ВХОД которого соединен с частотным ВХОДОМ устройства, выход переполнения первого суммируддаего счетчика соединен с входом второго суммирующего счетчика, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам управляемого делитедгя частоты, частотный вход которого соединен с ВЫХОДОМ вычитающего блока, а ВЫХОД - с частотным входом второго число-импульсного умножителя и ВХО-, дом вычитающего счетчика.