Дифференцирующее устройство Советский патент 1987 года по МПК G06F7/64 G06G7/18 

1

i Изобретение относится к и вычислительной технике и может быт использовано, в частности, при построении цифровых измерительных и управляющих устройств, работающих в ре- альнор масштабе времени.

Целью изобретения является повьше ние точности.

На фиг.1 изображена блок-схема диференцирующего устройства; на фиг.2 вариант выполнения используемого в устройстве реверсивного счетчика;

Дифференцирующее устройство (фиг содержит следящий аналого-цифровой преобразователь 1, первый и второй регистры 2 и 3 сдвига, с первого по четвертый элементы И 4 - 7, первый и рторой элементы ИСКЛЮЧАНХЦЕЕ ИЛИ 8 и 9, первый и второй элементы НЕ 10 и 11, выходной реверсивный счетчик 12 генератор 13 тактовых импульсов, вхо 14 и шину 15 начальной установки.

Особенностью выполнения счетчика 12 является наличие у него счетных (суммирующих и вычитающих) входов у первых двух разрядов.

автоматик

Счетчик 12 (фиг.2) содержит суммирующий и вычитающий входы 16 и 17 первого разряда 18, суммирующий и вычитающий входы 19 и 20 второго разряда 21, с первого по четвертый элементы ИЛИ 22 - 25, группу из (п-1)-го элементов 2И - 2ИЛИ 26 (где п - количество разрядов счетчика), группу из п триггеров 27, выходы которых являются выходами 28 соответствующих разрядов.- Выходы элементов ИЛИ 24 и 25 образуют соответственно цепи управления переносом 29 и заемом 30 для всех 40 преобразователем 1 следующим

разрядов счетчика, начиная с третьего разряда. Счетные входы триггеров 27 первого и второго разрядов 18 и 21 счетчика подключены к выходам первого

образом: +1 - положительное приращение; -1 - отрицательное приращение; О - нулевое приращение (сигналы на выходах следящего, аналого-цифрового

и второго элементов ИЛИ 22 и 23 соот- преобразователя 1 отсутствуют). В течение первых N тактов работы устройства на выходах регистров 2, 3 сдвига - нулевые значения, поэтому элементы И 4 и 5 закрыты При этом положительные или отрицательные приращения поступают на счетные входы первого р азряда реверсивного счетчика 12, в котором накаапивается алгебраическая сумма приращений. Положительные приветственно, а счетные входь триггеров 27 остальных разрядов подключены к выходам соответствующих элементов 2И - 2 ИЛИ 26.. Установочные входы триггеров 27 соединены с входом 31 начальной установки счетчика.

Цифровое значение производной в устройстве определяется как алгебраическая сумма приращений входного сиг- ращения поступают через элемент ИСКнала за определенный интервал времени NT

hT

и , (h-NlT

Л10ЧАЩЕЕ PLTH 9 и элемент И 7 на суммирующий вход первого разряда реверсивного счетчика 12; отрицательные приращения поступают через элемент

отрицательные, нулевые , положительные приращения на i-м такте работы устройства;N+2,...;

разрядность регистров 2иЗ сдвига; период тактовых импульсов.

емени (п+1)Т можно

Ч.+ f . h+1

,u +ч -Ч

h-N 1 h-N

Таким образом, получена рекуррент- нал процедура, причем:

5 0

UH.,и. если Ч, 1;

f.

-1; -1

, еслич,, 1;ч,.

Чп., 0;

ITN

5

0 -1

и -1, если Ч,., , 0

--0; .. 1.

ч -1

п - Н I

1.

Unv+2,

k-2.

если W,,, 1; если Ч

-Пчh-N,

0

5

Устройство работает следующим образом.

Сигналом на установочном входе 15 происходит установка в О счетчика следящего аналого-цифрового преобразователя 1, регистров 2, 3 сдвига и реверсивного счетчика 12. Входной аналоговый сигнал с входа 14 устройства поступает на вход следящего аналого- цифрового преобразователя 1 и преобразуется в последовательность тернарно-кодированных приращений. Приращения кодируются следящим аналого-цифРо ьм преобразователем 1 следующим

образом: +1 - положительное приращение; -1 - отрицательное приращение; О - нулевое приращение (сигналы на выходах следящего, аналого-цифрового

преобразователя 1 отсутствуют). В те50

чение первых N тактов работы устройства на выходах регистров 2, 3 сдвига - нулевые значения, поэтому элементы И 4 и 5 закрыты При этом положительные или отрицательные приращения поступают на счетные входы первого р азряда реверсивного счетчика 12, в котором накаапивается алгебраическая сумма приращений. Положительные приращения поступают через элемент ИСКЛ10ЧАЩЕЕ PLTH 9 и элемент И 7 на суммирующий вход первого разряда реверсивного счетчика 12; отрицательные приращения поступают через элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и элемент И 6 на вычитающий вход первого разряда реверсивного счетчика 12. Начиная с (N+1)-ro такта работы устройства, на выходах регистров 2, 3 сдвига появля ются задержанные на N тактов приращения .

Рассмотрим ситуации, которые возможны на каждом такте пТ работы устройства после первых N тактов, т.е. после выхода устройства на режим слежения .

1. Ч,

« h. -,0 fM..-i; ч,.о J

о u

. f f

Приращения поступают на счетные входы первого разряда реверсивного счетчика 12 рассмотренным способом,

3 Ч.

ti + i

.

Положительное приращение Ч

ь 1

выхода преобразователя 1 проходит че-20 пает сигнал на вычитающий вход второрез элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 и пос- го разряда реверсивного счетчика 12,

тупает на второй вход элемента И 7, содержимое которого уменьшается на I.

на первом входе которого потенциал,

запрещающий прохождение приращений

на реверсивный счетчик 12. Запрещаю- 25

Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуется приведенная рекуррентная процедура, которая позволяет повысить точность определения цифрового значения производной входного аналогового сигнала в следующем режиме.

щий потенциал создается задержанным положительным приращением Ч с выхода регистра 2 сдвига, поступающим через элемент ИСКЛЮЧАКЛЦЕЕ ИЛИ 8 и элемент НЕ 10. В результате содержиТаким образом, в предлагаемом устройстве реализуется приведенная рекуррентная процедура, которая позволяет повысить точность определения цифрового значения производной входного аналогового сигнала в следующем режиме.

30

мое реверсивного счетчика не меняется. Формула изобретения

4. Ч , 1) -1. Отрицательное приращение Ч с выхода преобразоваДифференцирующее устройство, содержащее четыре элемента И и следятеля 1 проходит через элемент ИСКЛЮ- „ л. -

„.„...„ ..„,. о --,,- Чии аналого-цифровой преобразователь.

ЧАЮЩЕЕ РШИ 8 на первый вход элемента f f ла,

соединенный информационным входом с входом устройства, тактирующим входом - с выходом генератора тактовых импульсов и тактирующими входами первого и второго регистров сдвига, установочным входом - с шиной начальной установки устройства и тактирующими входами регистров сдвига и выходного реверсивного счетчика, выходом полоИ 6, на втором входе которого потен-- циал, запрещающий прохождение приращений на реверсивный счетчик 12. Запрещающий потенциал создается задер40

соединенный информационным входом с входом устройства, тактирующим входом - с выходом генератора тактовых импульсов и тактирующими входами первого и второго регистров сдвига, установочным входом - с шиной начальной установки устройства и тактирующими входами регистров сдвига и выходного реверсивного счетчика, выходом положанным отрицательным приращением с выхода регистра 3 сдвига, поступающим через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 и элемент НЕ 11. В результате содержимое реверсивного счетчика 12 не меняется.45 жительных приращений - с информацион5. Ч 0; п-м Задержанное положительное приращение с выхода

h- N

регистра 2 сдвига поступает через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и первый

ным входом первого регистра сдвига и первым входом первого элемента И, а выходом отрицательных приращений - с информационным входом второго регистра

вход элемента И 6 на вычитающий вход 50 и первым входом второго элемента

первого разряда реверсивного счетчика

12, содержимое которого уменьшается

на .

6.

И, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности, в него введены два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два элемента НЕ, причем первый элеh-, f.-N Задержанное ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен первым отрицательное приращение ч с выхо- входом к выходу первого регистра сдви- да регистра 3 сдвига поступает через га и второму входу в-торого элемента элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 и второй И, вторым входом - к выходу отрица- вход элемента И 7 на суммирующий вход тельных приращений следящего аналогоЧ 1

n-N 1

первого разряда реверсивного счетчика 12, содержимое которого увеличивается на единицу.

7.4 1; .м -1. Открывается только элемент И 4, на первый вход которого поступает положительное прис

o

ращение Ч.

ii+

а на второй его вход

5

поступает задержанное отрицательное приращение Ч . В результате поступает сигнал на суммирующий вход второго разряда реверсивного счетчика 12, содержимое которого увеличивается на 2.

8. f 1; h-N 1« Открывается только элемент И 5, на второй вход которого поступает задержанное положительное приращение Ч , а на первый его вход поступает этрицательное

приращение

ь 1

В результате поступает сигнал на вычитающий вход второТаким образом, в предлагаемом устройстве реализуется приведенная рекуррентная процедура, которая позволяет повысить точность определения цифрового значения производной входного аналогового сигнала в следующем режиме.

30

Дифференцирующее устройство, содержащее четыре элемента И и следя „ л. -

t- f f ла,

соединенный информационным входом с входом устройства, тактирующим входом - с выходом генератора тактовых импульсов и тактирующими входами первого и второго регистров сдвига, установочным входом - с шиной начальной установки устройства и тактирующими входами регистров сдвига и выходного реверсивного счетчика, выходом положительных приращений - с информацион5

цифрового преобразователя, а выходом- к первому взводу третьего элемента И и входу первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, подключенного вы- ходом к суммирующему входу первого разряда выходного реверсивного-счетчика, а вторым входом - к выходу вто- рого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входу второго элемента НЕ, соединенного выходом с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к

1304020

вычитающему входу первого разряда выходного реверсивного счетчика, соединенного суммирующим и вычитающим входами второго разряда с выходами пер- - вого и второго элементов И соответственно, причем второй вход первого элемента И подключен к выходу второго регистра сдвига и первому входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого, соединен с выходом положительных приращений следящего аналого-цифрового преобразователя.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - повьппение точности дифференцирования. Устройство содержит следящий аналого-цифровой преобразователь, два регистра, четыре элемента И, два элемента НЕ, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходной реверсивный счетчик и генератор тактовых импульсов. В процессе работы за счет введения дополнительных двух элементов НЕ и двух элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ при обработке тернарно-кодированных приращений входного сигнала, поступающих с выхо;Гов следящего аналого-цифрового преобразователя, реализуется 1)екуррен- тная процедура накопления алгебраической суммы приращений в выходном реверсивном счетчике, позволяющая учи- Q тывать в каждом такте работы изменения приращений на одну или две единицы младшего разряда кода производной, что позволяет повысить точность дифференцирования. 2 ил. S (Л

(риг

7/ .

epus.Z