Число-импульсное устройство для извлечения квадратного корня Советский патент 1985 года по МПК G06F7/552 

V 1 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для генерирования во времени функции. Целью изобретения является расширение диапазона значений входного сигнала. На чертеже приведена структурная схема число-импульсно.го устройства для извлечения квадратного корня. Устройство состоит из блока сумми рования-вычитания 1, первого элемента И 2, второго элемента И 3, двоичного делителя 4, счетчика переполнения 5, элемента ИЛИ 6, число-импульсного умножителя 7, первой группы элементов И 8, второй группы элементов И 9, управляющего счетчика 10, триггера 11 управления, .входа 12 устройства. . Устройство работает в два этапа, которые задаются триггером 11 управления. В начальном положении, что соответствует первому этапу работы устройства, на прямом выходе триггера 1,1 управления установлено значение логического О, а на инверсном логической 1. При этом блок суммирования-вычитания 1 работает в режим суммирования, которьй описывается выражением

(1)

dx + dn.

dm

где dm - приращение импульсов на

вькоде блока суммированиявычитания 1, dx - приращение импульсов на

входе 12 устройства, dn - приращение импульсов на

выходе число-импульсного

умножителя 7.

Так как на прямом выходе триггера 11 управления установлено значение логического О и элемент И 2 закрыт, приращение импульсов dm на выходе блока суммирования-вычитания 1 равно прщэащению импульсов dy на входе число-импульсного умножителя 7 и управляющего счетчика 10. В соответствии с этим, выражение (1) можно записать:

dy dx + dn.

Учитывая, что в начальном положении на управляющие разряды число-импульс-55 ното -умножителя 7 со счетчика 10 через группу элементов И 8 поступает код дополнения (N. - у ), работа

где

(9)

При достижении переменной х значения N /2, переменная у, записанная в счетчике 10, достигнет значения Njyj. Произойдет переполнение счетчика 10. Импульс переполнения запишет в младшем разряде счетчика переполнения 5 единицу и произведет переключение триггера 11 управления, что соответствует началу второго этапа работы устройства. На инверсном выходе триггера 11 управления появится значение логического О, а на прямом - логической 1. При этом блок суммирования-вычитания работает в режиме вычитания, который описывается выражением

dm dx - dn(10)

Так как элемент И 3 находится в запетом состоянии, а элемент И 2 открыт, сигнальные импульсы будут поступать на двоичный делитель 4, работа которого описывается выражением 22 число-импульсного умножителя 7 опи- сывается выражением . dn -.Г у dy. где N - коэффициент пересчета уп равляющего счетчика 10, у - число, записанное в счетчике 10. С учетом (3) выражение (2) примет вид ч- bnlJL.dy. dy dx Учитывая, что в данном случае у у, вьфажение (4) можно записать: dy dx + . У dy или ydy N. dx Интегрируя выражение (6) и подставив пределы изменения переменных, получим /0 V/0(7 у k-fx. где Nj - количество импульсов переполнения управляющего счет чика 10, поступивших на вх счетчика переполнения 5. На втором этапе работы на управляющие разряды число-импульсного ум ножителя 7 с управляющего счетчика 10 через группу элементов И 9 поступает прямой управляющий код у и работа число-импульсного умножителя 7 описывается выражением dn - . dy m С учетом (11) и (12) выражение (10) примет вид: dx - -. dy (N, y)dy Учитывая, что выходной результат у будет представлятьс: в счетчиках 5 и 10, причем в счетчике 5 хранятся записанные старшие, а в счетчике 10 - младшие разряды значения у, ко торое можно представить в виде У : выражение (14) можно записать в еле дующей форме ydy (16) Интегрируя выражение (16) и подставив пределы изменения переменных, получим .4 .к , k 42N . Сравним технические характеристи ки предложенного устройства- и прототипа. Предложенное устройство,, как и прототип, извлекает квадратный корень из числа входных импульсов в .реальном масштабе времени. Как отмечалось выше, прототип обладает узким диапазоном преобразования входного сигнала. В предложенном устройс-гве диапазон преобразования существенно расширен. Моделирование алгоритма работы устройства на ЭВМ показало, что в расширенном диапазоне значений х предложенное устройство имеет незначительную величину погрешности преобразования. Это объясняется введением отрицательной обратной связи и тем, что двоичный делитель позволяет уменьшить нерегулярность следования импульсов на выходе схемы вычитания Таким образом, устройство позволяет извлекать квадратный корень в широком диапазоне значений аргумента без величения погрешности преобразования. Технико-экономический эффект при недрении предложенного устройства остигается за счет значительного асширения области его применения, оскольку оно позволяет извлекать вадратный корень в широком диапазое значений аргумента.

ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГО КОРНЯ, содержар1ее число-импульсный умножитель и управляющий счетчик, вход которого соединен с сигнальным входом число-импульсного умножителя, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона значений входного сигнала, в него введены блок суммирования-вычитания, первый и второй элементы И, двоичный делитель, элемент ИЛИ, счетчик переполнения, триггер Управления, первая и вторая группы элементов И, причем прямой выход триггера управления подключен к первым входам элементов И второй группы, к первому входу первого элемента И и к входу задания режима суМ шрования блока сумми1ювания-вычитания, инверсный выход триггера управления подключен к первьм входам элементов И первой группы, к первому входу второго элемента Ник входу задания режима вычитания блока суммирования-вычитания, выход переполнения управлякяце го счетчика подключен к входу установки триггера управления и к входу счетчика переполнения, выход блока суммирования-вычитания подключен к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен к входу двоичного делителя, выход второго элемента И подключен к первому входу элемента. ИЛИ, выход двоичного делителя подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ подключен к входу управляющего счетчика, выход число-импульсного умножителя подключен к первому информационному входу блока суммирования-вычитания, выходы pa3pHja;oB счетчика переполнения подг ключены к соответствующим разрядам входа управления двоичного делителя, .инверсные выходы разрядов управляющего счетчика подключены к вторым входам элементов И первой группы, прямые выходы разрядов улравляпщего счетчика подключены к вторым входам элементов И второй группы, выходы соответствукнцих элементов Я первой и второй групп соединены между соОой и подключены к разрядам управляющего входа число-импульсного умножителя.