Частотно-импульсное устройство для возведения в степень Советский патент 1974 года по МПК G06F7/52 

1

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может найти широкое применение в специализированных вычислительных устройствах дискретного действия и электроизмерительных приборах.

Известные устройства возведения в степень, содержащие двоичные счетчики, поразрядно связанные друг с другом через группы схем «И, счетчик степеней с ключами набора возводимой степени и логические схемы управления, характеризуются недостаточной точностью и сложностью, так как количество необходимого оборудования возрастает пропорционально величине вычисляемой степени; кроме того, некоторые известные устройства для возчедения в степень характеризуются низким быстродействием и невозможностью нолучения непрерывных значений выходного сигнала.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности устройств возведения в степень.

Это достигается применением двух реверсивных счетчиков, выходы и входы которых поразрядно связаны через две группы схем «И, вторые входы схем «И каждой из групп соединены с соответствующими выходами двух формирователей, входы которых подключены соответственно к выходам старших разрядов обоих реверсивных счетчиков и через схему «ИЛИ - к вычитающему входу счетчика степени, разрядные входы которого через схемы «И соединены с ключами набора возводимой степени, а выход соединен с вторым входом схемы выделення периода и с одним из

входов схемы управления, другие входы которой соединены с выходами второго разряда счетчика степени, а выходы через схему запрещения совпадающих импульсов соединены с суммирующими и вычитающими входами реверсивных счетчиков.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства. Устройство содержит: два реверсивных

счетчика 1 и 2, поразрядно связанных друг с другом потенциально-импульсными логическими вентилями 3 и 4; схему 5 запрещения совпадающих импульсов; счетчик 6 степеней с потенциально-логическими вентилями 7; двоичный делитель 8 частоты; схему 9 выделения периода; умножитель 10 частоты; схему 11 управления; формирователи 12 и 3 импульсов. Схема 11 управления содержит триггеры 14 и 15 и вентили 16-24.

Предлагаемое устройство выполняет операцию возведения частоты входной последовательности импульсов в п степень. Реверсивные счетчики 1 и 2 импульсов используются в качестве управляемых делителей входной частоты /(/), а счетчик 6 предназначен для подсчета числа импульсов, на единицу меньшего возводимой степени. Двоичный делитель 8 частоты предназначен для деления частоты входной последовательности импульсов Fi(t) в целое число а раз. Схема 9 выделения периода служит для выдачи импульса, длительность которого равна периоду последовательности Tj -i-, поступающей С делителя 8. Умножитель 10 частоты предназначен для умножения входной частоты в целое число b раз. Схема 11 управления предназначена для управления счетом реверсивных счетчиков 1 и 2 и запрещения счета того счетчика, который выполнял возведение частоты входной последовательности импульсов в («-1) степень. Схема 5 запрещения совпадающих импульсов служит для уменьщения количества подсчитываемых импульсов, поступающих на суммирующие и вычитающие входы реверсивпых счетчиков 1 и 2, на число совпадающих импульсов. Формирователи импульсов предназначены для формирования коротких импульсов от заднего фронта каждого выходного импульса реверсивного счетчика. Рассмотрим работу устройства с момента включения. В этот момент перепад напряжения устанавливает триггер 14 в открытое состояние; вентиль 16 при этом открыт. Первый импульс входной частоты FI нроходит через открытый вентиль 16 и передним фронтом устанавливает счетчнки 1 и 2 в «отрицательное - единое состояние (во всех ячейках записаны единицы), а счетчик 6 - в состояние «О. При этом на выходе счетчика 6 степеней появляется нервый импульс, который открывает схему 9 выделения периода, устанавливает триггер 15 в состояние «1, открывает вентили 16, 17, 19-i21 и закрывает вентиль 18. Вентиль 16 закрывается задним фронтом первого, поступающего в устройство импульса входной частоты. В дальнейшем следующие импульсы оставляют триггер 14 в таком состоянии, при котором вентиль 16 закрыт. Через открытый вентиль 19 на суммирующий вход счетчика 1 поступают импульсы с частотой FO в течение Р одного периода частоты F, -. В это время на суммирующий вход счетчика 2 через открытый вентиль 17 поступают импульсы с частотой FO в течение длительности импульса триггера 15. Количество импульсов, поступающих на суммирующий вход счетчика 1, будет равно N, a.F,.T,.(1) На вычитающие входы счетчиков 1 и 2 с умножителя 10 частоты поступают импульсы с частотой ,(2) где b - коэффициент умножения. Длительность импульса триггера 15 определяется временем прихода выходного импульса счетчиков 1 или 2, означающим их переход из нулевого состояния в «отрицательное - единое. Длительность первого импульса ту триггера 15 можно определить из условия равенства чисел импульсов, поступающих за время Tf/i па суммирующий и вычитающий входы счетчика 1: N,.F,T,--F..,. Отсюда -,; «-Л-4 и, учитывая что P,b-F, получим Таким образом, на суммирующий вход счетчика 2 и за время т г/, поступит число импульсов, равное N, F, (F.T,). Первый выходной импульс счетчика 1 передним фронтом установит триггер 15 в состояние при этом вентиль 18 открыт, а вентиль 17 - закрыт. Через формирователь 12 импульса задним фронтом этот импульс перенесет число NZ в счетчик 1. Па счетчик степеней при этом поступит один импульс. После прихода триггера 15 в состояние «О на суммирующий вход счетчика 1 поступят через открытый вентиль 18 импульсы с частотой FQ в течение времени ту триггера 15, а на суммирующий вход счетчика 2 в это время импульсы с частотой FO не поступают, так как вентиль 17 закрыт. На вычитающие входы обоих счетчиков продолжают поступать импульсы с частотой . Длительность второго импульса триггера 15 определяется временем счетчика 2 из «нулевого состояния в «отрицательное- единое. Ее можно определить из условия равенства чисел импульсов, поступающих за время т:и, на суммирующий и вычитающий входы счетчика 2: 7V, - Л , f (F, Т,Г F, (-. + .; . Рг-,, а pZ у.3. 7-1 ь Второй выходной импульс со счетчика 2 становит передним фронтом триггер 15 вновь в состояние «1. При этом вентиль 18 закрыт, а вентиль 17 - открыт. Задним фронтом втоой импульс через формирователь 13 импульа перенесет число, накопленное в счетчике 1 за время Т2, с счетчика 2. Это число определится зависимостью: Л 5--Ро--.-(/,-Л)в счетчнк степенен при этом поступит два импульса. Работа устройства продолжается до тех пор, пока в счетчике степепей, записанное ранее число, равное померу возводимой степени ;г. не уменьшится до «О. При этом на выходе устройства появляется второй отсчетный импульс, а триггер 15 устанавливается в состояние «1 или остается в состоянии «1, если он был установлен раньше. После этого начинается новый цикл формирования нового периода выходной последовательности импульсов. Выходной период определится из выражения: dг- П-I вых --ТНГГ IПереходя к частотной форме представления зависимости (9), получим f,n-lрП р -- 1-ПО) Учитывая, что -у г const, можно записать F, K-F, Из соотношения (11) следует, что предлагаемое устройство реализует операцию возведения в п-ю степень. Для того чтобы с начала цикла не устанавливать в «отрицательное - единое состояние счетчик, который выполнил операцию возведения в (п-1)-ю степень, со второго триггера младшего разряда в мо.мент, когда в счетчике остается записано только «1, поступает запрещаюндий потенциал на формирователь ш;пульсов и вентили 16, 22-24. Пз вентилей 23, 24 закроется тот, на который подан в то время рзарешающий потенциал с триггера 15. Предмет изобретепия Частотно-импульсное устройство для возведения в степень, содержащее двочный делитель, выход которого соединен с первым входом схемы выделения периода, выход которой соединен с первым входом схемы управленпя, а второй вход - с выходом ум1южителя. вход которого соединен со входом двоичного делителя и источником входной частоты, два реверсивных счетчика, счетчик степени, схему запреш:ения совпадающих импульсов и схемы «Р1 и «ПЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности возведения в стенень, выходы и входы обоих реверсивных счетчиков поразрядно связаны через две группы схе:м «И, вторые входы с.хем «И каждой группы соединены с соответствующими выходами двух формирователей, входы которых подключены соответственно к выходам старших разрядов обоих реверсивных счетчиков и через схему «ПЛИ - к вычитающему входу счетчика степенп. разрядные входы которого через схемы «ПЛП соединены с ключами набора возводимой степени, а выход соединеи со вторым входом схемы выделения периода и с одним из входов схемы управления, другие в.ходы которой соединены с выходами второго разряда счетчика степени, а выходы через схему запрещения совпадающих импульсов соединены с су.ммирующими и вычитающими входами реверсивных счетчиков.

16

JL JLJL.JI 1 I I IJL.

Ш IlL III 111 III III Ill 111 III III III III III III Jii Ж

3

Ш1ЦШЖ шшшш11ШЦ111111111111111111111111111 1111111111111111111111 111111111111111111111111П 1т1111111

fb

....ЖиШШ1ШШ1|lll lll llllllllllll llllllll|llll IJJIIilllllllii

т 2

i

илшишiiiiuiiRiUMimiui.

13

L J.,L , , 1

в

L-

f.

Рщл

..iI