Импульсно-цифровой вычислительный узел Советский патент 1989 года по МПК G06F17/11 

31

Изобретение относится к цифровой

вычислительной технике и может быть использовано при построении цифровых сеток для решения уравнений в частных производных.

Цель изобретения - повьшение точности, расширение функциональных возможностей и упрощение вычислительного узла.

На чертеже изображена схема устройства .

Устройство содержит регистры 1 и 2, преобразователи 3 и 4 кода в частоту ,элементы И 5-8, элементы ИЛИ 9 и 10, реверсивньш счетчик 11, преобразователь 12 кода в длительность импульса и блок 13 синхронизации.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Работа импульсно-цифрового вычислительного узла основана на принципе автоматической частотной компен- сации задаваемых и вырабатываемь1Х сигналов.

В соответствии с указанным принципом условие выхода реверсивного счетчика 11 в установившийся режим имеет вид

- AN ,

где AN (&N) - число импульсов, приходящих на суммирующий (вычитающий) вход счетчика 11 за период повторения сигналов на широтно-импульсных седьмом и восьмом выходах блока 13 и на прямом инверсном .выходах преобразователя 12. Величина этого периода задается импульсами установки преобразователя 12, поданными с третьего выхода блока 13 синхронизации. Поскольку элементы ИЛИ 9 и 10 обеспе- ..чивают сложение частот входных сигналов (не совпадающих по фазе),то можно записать Д N - (Fj + e + Ff/)T,M и AN (F + Fg + + Fgj,,),/,. Отсюда получим в установившемся режиме

(Г,- (8- Т,)-(,„- Т,,,)

(

0

5

0

частотных пятом и шес- том выходах блока 13, соответственно. i Любой элемент И пропускает на вы-| ход импульсную последовательность, поступающую на его первый вход только тогда, когда на втором и третьем входах одновременно имеется сигнал 1. При этом частоты выходных сигналов первого элемента И 5 определяется как: I ..

э 7/13 зМь если г-,-гГ7„, О,

О,

если 6,1,,,; .

F,i

если ь,

F,(n

тмъ если t, t,,, ,

где 07/4 и 1.1,2.

- длительности импульсов на седьмом выходе блока 13 и прямом выходе пребразователя 12 соответственно;

Р. -,1/13

частота импульсов на выходе счетчика 3 частота импульсов на входе первого выхода блока 3,

N, - код на выходе регистра} М 2 - коэффициент пропорциональности, m - Число разрядов входного

кода.

Из полученных выше выражений для астот Fj. и ., следует, что при любом соотношении между длительностяи и ,2 , справедливо

F- 5

„-W

2 N,- Т, ,,5 (

э/о

(2

Аналогично найдем разность выход- ных частот второго 6 и четвертого 8 элементов И,

2

Na F-jo

(с

1-2

-8(

3/13

(3)

Импульсно-цифровой вычислительный узел, содержащий блок синхронизации, реверсивный счетчик, выход которого является выходом узла, первый регистр, выход которого соединен с информационным входом первого преобразователя кода в частоту, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй регистр, выход которого соединен с информационным входом второго преобразователя кода в частоту, выход которого подключен к первому входу: второго элемента И, первый и второй выходы блока синхронизации соединены с тактовыми входами соответственно первого и второго преобразователя кода в частоту, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий и четвертый элементы и, первый и второй элементы ИЛИ и преобразователь кода в длительность импульса, установочный вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, четвертый выход которого подключен к тактовому входу преобразователя кода в длительность импульса, информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, суммирующий и вычитающий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, первые входы которых подключены соответственно к пятому и шестому выходам блока синхронизации, выход первого преобразователя кода в частоту соединен с первым входом третьего элемента И, выход второго преобразователя кода в частоту подключен к первому входу четвертого элемента И, прямой выход преобразователя кода в длительность импульса соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И, инверсный выход преобразователя подключен к вторым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами первого элемента ИЛИ, седьмой и восьмой выходы блока синхронизации подключены к третьим входам соответственно первого и второго элементов И, девятый и десятый выходы блока синхронизации соединены с третьими входами соответственно третьего и четвертого элементов И, выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам второго элемента ИЛИ.

частоты следования им

пульсов на вьрсодах соответствующих элементов И

частоты импульсных последовательностей на

Длитедьно сть импульсов на прямом выходе преобразователя 12 зависит от частоты счетных импульсов ° ступающих с четвертого выхода блока 13 и выходного кода узла N по закону

,e-N/T,,,3

515082326

Подставляя вьфажения (2) и (4) в .- цифрового узла в установившемся формулу (1), получим уравнение, свя- режиме с параметрами входных сигна- 1зывающве выходной код импульсно- . лов

О

N,- J,,,,(N - 14.|п- 7(,э)- N- Г4(„-08,,э )

т - 2 Т

зиэ

6/0

Предлагаемьй узел может быть использован (аналогично прототипу) в качестве импульсно-цифрового эквивалента резистивного дейителя напряжения. Например, пусть на первом, втором и четвертом выходах блока 13 поступают не совпадающие во времени импульсные последовательности частоты f.

а на третьем вьосоде блока

13 - импульсная последовательность

частоты f

2

f. (указанные соотношения между частотами управляющих сигналов обеспечивают одинаковую точность работы преобразователей 3, 4 и 12). Пусть также с выходов регистров 1 и 2 поданы коды N и

Q

N, на седьмом и восьмом выходах блока 13 - импульсы частоты f длительностью ь.

vi.

на девятом и десятом выходах блока 13 - инверсии импульсов на седьмом и восьмом выходах блока 13 cooт5eтcтвeннo а пятый и шестой выходыУблока 13 не используются (Fg-,,, F6/i3 0) Тогда из уравнения

+

но (4)

(5) находим N f;, ( + ), откуда, согласNS-V/ NO + Ng

1

(5)

NO . с а + N в t а N.

NO

(6)

в

15

20

25

30

35

Выражение (6) эквивалентно выражению, описьшающему реэистивньй делитель при условии, что длительности входных и выходного импульсов соответствуют входным и выходному напряжениям делителя,а коды Ng,, Ng -про- водимостям резисторов делителя.

Предлагаемый узел может быть также использован(в отличие от прототипа) при построении многоузловых сеточных устройств для решения уравнений в частных производных.

Таким образом, введение новых элементов и связей между ними позволяет использовать предлагаемый узел в сеточных устройствах для решения дифференциальных уравнений в частных производных, т.е. функциональные возможности узла по сравнению с прототипом расширяются. Кроме того, обеспечивается уменьшение объема оборудования - узел упрощается.

Редактор Л. Пчолинская

Техред ..А .Кравчук i Корректоры. Борисова ,

Заказ 5542/51Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушская наб., д. 4/5