Цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G06F7/556 

00

4;

и Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в аппроксиматорах для ли иеаризации характеристик частотных датчиков а также в устройствах аппаратной реализации q5eucTB математического обеспечения ЭЦВМ. Известно цифровое устройство для вычисле ния логарифмов чисел, содержащее первый и второй счетчики, блок умножения, элемент задержки, элемент ИЛИ, группу элементов И со схемой сборки на выходе 1 . Недостатком этого устройства являются узкие функциональные возможности, определяемые ограниченным классом воспроизводимых функций. Наиболее близким к предлагаемому по техни1еской сущности является цифровой функциональный преобразователь, содержащий первый и второй двоичные умножители, каждый из которых содержит счетчик, группу элементов И, элемент ИЛИ и управление счетчиком, вход которого соединен с входом преобразователя, два сумматора-вычитателя (21. Недостатком этого устройства являются ограничегшыс фу 1кциональные возможности, так как оно не воспроизводит функции n(, + m гл+х /2 Пель изобретения заключается в расширени класса рещаемых задач за счет возможности вычисления функций .m() - Цель достигается тем, что в цифровом фу циональном преобразователе, содержащем первый, второй и третий счетчики, первую и вторую группы элементов И, первый и второ элементы ИЛИ, сумматор-вычитатель и вычитатель, причем выход вычитателя соединен с входом первого счетчика, вход преобразователя подключен к первому входу вычитателя и входу второго счетчика, первая группа вых дов старших разрядов которого соединена с импульсными входами элементов И первой группы, выходы которых подключены к вхо дам первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом вычитателя, вторая группа, выходов старших разрядов второ го счетчика подключена к импульсным входам элементов И второй группы, потенциальные входы которых соединены с выходами младших разрядов третьего счетчика, вход которого подключен к выходу сумматоравычитателя, выходы элементов И второй группы соединены с входами второго элеMeHta ИЛИ, выход которого подключен к первому входу сумматора-вычитателя, выходы мла.одих разрядов первого счетчика соединены с потенциальными входами элементов И первой группы, выход первого элемента ИЛИ подключен к вторюму входу сумматора-вычитателя. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового функционального преобразователя; на фиг. 2 - вариант выгголнения схемы вычитателя и време1шые диаграммы, описывающие его работу; на фиг. 3 - вариант выполнения схемы сумматора. 1Дифровой функциональный преобразователь (фиг. 1) содержит вход 1, вторюй 2, первый 3 и третий 4 счетчики, первую 5 и вторую 6 группы элементов И, первый 7 и втofX5Й 8 элементы И.ПИ, вычитатель 9 с вторым 10 и первым 11 входами и выходом 12, сумматорвычитатель 13 с первым 14 и вторым 15 входами и выходом 16. Вычитатель (фиг. 2) содержит D-триггер 17 и элемент ИЛИ 18. Сумматор (фиг. 3) содержит элемент ИЛИ 19 и элемент 20 задержки. Работа схемы вычислителя подробно проиллюстрирована време1шыми диаграммами (фиг. 2). Элемент 20 задержки в схеме сумматора (фиг. 3) исключает возможность совпадения импульсов импульсных последовательностей, поступающих на входы схемы. 1Дифровой функциональный преобразователь работает следующим образом. Пусть сумматор-вычитатель 13 работает в режиме вычитания импульсных последовательностей. Поскольку счетчик 3, rpjoina элементов И 5 и элемент ИЛИ 7 образуют первый двоичный умножитель частоты, управляемый счетчиком 2, приращение olv импульсной последовательности V , поступающей на вход счетчика 3, вызывает на выходе элемента ИЛИ 7 приращение dl импульсной последовательноститекущее значение числа в счетчике 2; коэффициент пересчета счетчиков 2, 3 и 4. Однако приращение импульсной последовательности V , в свою очередь, определяется выражением (JVsdx-dy , (2) где X - приращение входной импульсной последовательности х оступающей на вход 11 вычитателя 9. Откуда, подставив выражения (1) и (2) и выполнив несложные преобразования, получим, mdx m-t-x Проинтегрировав выражение (3), определим текущее значение числа в счетчике 3 VX Т - .-ndx IV mEn (m + )t) Окончательно VrmPn Счетшк 4, группа элементов И 6 и элем ИЛИ 8 образуют второй двоичный умиожитель частоты.управляемый счетчиком 2. Поэтому приращение q i импульсной последовательности 2 на выходе элемента ИЛИ 8 и приращение dj- импульсной последовател ности f , поступающей на вход счетчик 4, связаны зависимостью ХсЗу В свою очередь, приращение с/ определя ется выраже1шем d-jsd -olz . Из выражений (1) и (2) Xdx

Подставив в выражение (8) значения dy (9) и cJz (7). ползучим

J ID у

1

(io)

Интегрируя выражение (10), определим текущее значение у числа в счетчике 4

X

ЬтЛт- (1)

J J (Г о о

(п.х).|; . (12)

Это позволяет значительно расщирить область применения предлагаемого устройства. Так, например, оно может быть прнменено в аппроксиматорах с корректирующими канала5ми. В этом случае отпадает необходимость применения нескольких функциональных преобразователей, так как предлагаемый преобразователь воспроизводит одновременно две функции. Применение такого преобразователя

0 позволит сократить аппаратурные затраты при изготовлении аппроксиматоров, так как отдельные блоки преобразователя являются общими для различных функциональных узлов. Окончательно г---( (15) Проведя аналогичные рассуждения для случая работы сумматора-вьгчитателя 13 в режиме суммирования импульсных последовательностей, получим выраже1ше, определяющее текущее значение чиапа в счетчике 4 () Технические преимущества предложенного цифрового функционального преобразователя по отнощению к базовому объекту, в качестве которого принят прототип, заключается в расширении класса рещаемых задач. Базовый объект воспроизводит только одну логарифмическую функцию, что ограничивает его функциональные возможности и область применения. В предлагаемом преобразователе класс воспроизводимых функций расщирен. Преобразователь позволяет вычислять три функции вида y men-S - -, v-m(en rn+y rri m m-i-x mV f en. 2 2 m - х

фие.2

ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий первый, второй и третий счетчики, первую и вторую тругты элементов И, первый и второй элементы ИЛИ, вычитатель, сумматор-вычитатель, причем выход вычитателя соединен с входом первого счетчика, вход преобразователя подключен к первому входу вычитателя и входу второго счетчика, первая группа выходов старших разрядов которого соединена с импульсными входами элементов И первой группы, выходы которых подключены соответственно к входам первого элемента ИЛИ , выход которого соединен с вторым входом вычитателя, вторая группа выходов старших разрядов второго счетчика подключена к импульсным входам элементов И второй группы, потенциальные входы которых соединены с выходами младших разрядов третьего счетчика, вход которого подключен к выходу сумматора-вьиитателя, выходы элементов И второй группы соединены соответственно с входами второго эЯе, мента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу сумматора-вычитателя, о т л и- : чающийся тем, что, с целью расши-: рения класса решаемых задач за счет возможСО ности воспроизведения функций, выходы младших разрядов первого счетчика соеднненв с с потешдаальньпии входами элементов И первой группы, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу сумматора-вычитателя.

fS

Ч

/41

19

16

(tMf2