Стохастическое множительно-делительное устройство Советский патент 1993 года по МПК G06G7/161 

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для перемножения, возведения в степень и деления медленно меняющихся аналоговых сигналов и может быть использовано в аппаратуре для коррозионных обследований нефте- и газопроводов, а также в аппаратуре для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых импульсными электромагнитными методами.

Известно для этой цели устройство, которое содержит три логарифматора, сумматор и антилогарифмирующий усилитель.

Устройство реализует функцию

и (1L

где X, Y, Z - входные постоянные напряжения, a U - выходное напряжение.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная неидентичностью характеристик трех логарифматоров и их температурой нестабильностью,

Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей, за счет расширения класса решаемых задач.

На фиг. 1 представлена функциональная схема заявляемого устройства; на фиг. 2 - конструкция элемента привязки, а на фиг. 3 приведены эпюры импульсов напряжения, поясняющие работу последнего.

Цифровое стохастическое множитель- но-делительное устройство состоит из аналого-цифрового преобразователя 1, цифроаналогового преобразователя 2, первого 3 и второго 4 преобразователей напряжение-частота, генератора тактовых импульсов 5, первого 6 и второго 7 элементов привязки, преобразоёателя код-вероятность 8 и реверсивного счетчика 9, а также содержит первый 10, второй 11 и третий 12 входы и выход 13. Элемент привязки 6 (7) содержит информационный вход 14, вход

у

Ё

00

со

Ы 00 О

инхронизации 15 и выход 16 и состоит из вух триггеров 17 и 18.

Информационные аналоговые входы ифроаналогового 2 и аналого-цифрового 1 реобразователей, а также второго преобазователя напряжения - частота 4 подклюены соответственно ко входам 10, 11, 12 стройства. Цифровые выходы аналого- ифрового преобразователя 1 объединены соответствующими входами цифроаналогового преобразователя 2, вход синхрониации которого подключен к выходу КОНЕЦ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ аналого-цифрового преобразователя 1. К выходу цифроаналогового преобразователя 2 присоединен вход первого преобразователя напряжение-часота 3, выход которого объединен с информационным входом первого элемента привязки 6. К выходу второго преобразователя напряжение-частота 4 подключен информационный вход второго элемента привязки 7, Входы синхронизации первого 6 и второго 7 элементов привязки присоединены соответственно к прямому и инверсному выходам генератора тактовых импульсов 5, Выход первого элемента привязки 6 объединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 9, к выходам которого, являющимся выходом 13устройства, присоединены входы управления преобразователя код-вероятность 8, а.вход и выход последнего подключены соответственно к выходу элемента привязки 7 и вычитающему входу реверсивного счетчика 9.

Цифровое стохастическое множитель- но-делительное устройство реализует функцию (1) и работает следующим образом.

Аналого-цифровой преобразователь 1 работает в циклическом режиме и содержит на выходе г двоичных разрядов и выход сигнала КОНЕЦ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, а на вхЪ- де цифроаналогового преобразователя 2 имеется r-разрядный входной регистр.

Пусть на входы 10-12 поступают постоянные напряжения X, Y, Z. Под действием напряжения Y на выходе аналого-цифрового преобразователя 1 образуются с некоторой циклической частотой двоичные коды гуо. пропорциональные входному напряжению, т.е.

пл/о кд/оУ,

где кл/о const - коэффициент преобразования напряжения U.B двоичный код. Каждым импульсом конца преобразования числа п д/о заносятся во входной регистр цифроаналогового преобразователя 2. Очередное значение числа пл/о умножается с помощью цифроаналогового преобразователя 2 на напряжение X, т.е. на выходе преобразователя 2 образуется напряжение

Uo/A-kD/A /oXY. . (2) где KD/A const - коэффициент пропорциональности, задаваемый преобразователем 2.

Напряжения UD/Л и Z подаются на информационные входы преобразователей напряжение-частота 3 и 4, на выходах которых формируются импульсные последовательности с частотами

fi k3UD/,nf2 k4Z,(3)

где кз и k4 - постоянные коэффициенты преобразования преобразователями 3 и 4 напряжений UD/Л и Z в частоту.

Импульсные потоки с выходов преобразователей напряжение-частота 3 и 4 подаются на информационные входы элементов привязки 6 и 7, на синхронизирующие входы которых поступают импульсные последовательности с прямого и

инверсного выходов генератора тактовых импульсов, причем частота fo импульсов на выходе последнего во много раз выше максимального значения частот f i и f2. В результате каждый раз после появления

положительного импульса на выходах преобразователей 3 и 4 на выходах элементов привязки 6 и 7 возникают короткие положительные импульсы, соответствующие положительным фронтам импульсов на прямом

и инверсном выходах генератора тактовых импульсов 5, f .е. на выходах элементов привязки б и 7 формируются короткие положительные импульсы с частотами fi и f2. (Элементы привязки введены в устройство

для исключения возможности одновременного поступления импульсов с выходов преобразователей 3 и 4 на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 9)..

Импульсы с выхода элемента привязки 6 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 непосредственно, а с выхода элемента привязки 7 импульсная последовательность подается на вычитающий

вход реверсивного счетчика 9 через преобразователь код-вероятность 8, управляемый двоичным числом с выхода реверсивного счетчика 9. В результате за время dt содержимое

N(t) реверсивного счетчика изменится на величину

d N (t) (f 1 - f2 N(t))dt,(4)

где р - число разрядов на управляющих входах преобразователя код-вероятность 8.

Решая (4) при начальном условии N(0) No получим, что

N(t) - Ј 1 - ехр (- -) + No ехр (- А) .

2°t t

i- « 2р где - -тl- t 2 теризующая

устройства.

После окончания переходного процесса

- постоянная времени, харак- инерционность заявляемого

ехр () - 0, следовательно

(.

N

(5)

Подставляя в (5) вместо fi и f2 их значения в соответствии с (2) и (3) имеем, что

NH Ko,

где Ко г kD/A k/v/D const - масштабный

К4 Л

коэффициент вычисления функции (1).

Принцип действия элемента привязки 6 () поясняется эпюрами на фиг. 2, где

-диаграмма 19 иллюстрирует сигнал на информационном входе 14;

-диаграмма 20 - сигнал на входе синхронизации 15;

-диаграммы 21 и 22 - это сигналы на выходах триггеров 17 и 18 соответственно.

Таким образом предлагаемое устройство, наряду с выполнением операции деления, выполняет также перемножение медленно меняющихся во времени аналоговых сигналов, т.е. предложенный объект по сравнению с прототипом обладает более широкими функциональными возможностями..

Формула изобретения«,Стохастическое множительно-дели- тельное устройство, содержащее аналого- цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, первый элемент привязки, преобразователь код-вероятность и ..

10

15

20

25

30

«, ..

реверсивный счетчик, выходы которого являются выходом устройства, а вход синхронизации первого элемента привязки подключен к прямому выходу генератора тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью увеличения функциональных возможностей, оно дополнительно содержит цифроаналоговый преобразователь, два преобразователя напряжение-частота и второй элемент привязки, причем аналоговые входы цифроаналргового и аналого-цифрового преобразователей и вход второго преобразователя напряжение-частота являются соответственно первым, вторым и третьим входами устройства, выход аналого- цифрового преобразователя соединено цифровым входом цифроаналогового преобразователя, вход синхронизации .которого подключен к выходу Конец преобразования аналого-цифрового преобразователя, к выходу цифроаналогового преобразователя присоединен вход первого преобразователя напряжение-частота, к выходу которого подключен информационный вход первого элемента привязки, информационный вход и вход синхронизации второго элемента привязки присоединен соответственно к выходу второго преобразователя напряжение-частота и к инверсному выходу генератора тактовых импульсов, выход первого элемента привязки соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, к выходам которого присоединены входы управления преобразователя код-вероятность, а информационные вход и выход последнего подключены соответственно к выходу второго элемента привязки и вычитающему входу реверсивного счетчика.

фи&. Ъ

ф#е.З

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для перемножения, деления и возведения в степень медленно меняющихся аналоговых сигналов и может быть использовано в аппаратуре для коррозионных обследований подземных трубопроводов. Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей. Сущность изобретения: устройство состоит из аналого-цифрового преобразователя (1), цифроаналогового преобразователя (2), преобразователей напряжение-частота (3,4), генератора тактовых импульсов 5, элементов привязки 6 и 7, преобразователя код-вероятность 8 и реверсивного счетчика 9. 3 ил.