Устройство для вычисления первой разности Советский патент 1975 года по МПК G06F7/38 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для вычисления приращений измеряемых процессов.

Известно устройство для вычисления первой разности, содержандее два счетчика, узел преобразования, генератор тактов, схемы «И, «ИЛИ, элементы задержки, триггеры, схемы равнозначности, причем вход «Сигнал устройства соединен с первым входом узла преобразования, первый выход которого соединен с первым входом установки в «О первого счетчика; выходы «I разрядов первого счетчика соединены с первыми входами первой, второй и третьей схем «И, выходы которых соединены с входами установки «1 одноименных разрядов второго счетчика; вход «Пуск устройства соединен с входом генератора тактов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами четвертой и пятой схем «И, а также с первым и вторым входами первой схемы «ИЛИ, выход которой через первый элемент задержки соединен с вторым в.ходом установки в «О первого счетчика и вторым входом узла преобразования.

С целью упрощения устройства в предлагаемом устройстве выход «О старшего разряда первого счетчика соединен с вторыми входами четвертой и пятой схем «И, выходы которых присоединены к соответствующим счетным входам первого и второго триггеров; выход «1

первого триггера соеди1 ен с первым входом шестой схемы выход «О второго триггера соединен с первым входом седьмой схемы первый вход первой схемы «ИЛИ соединен с входом установки «1 первого триггера и вторым входом шестой схемы второй вход nepBoii схемы «ИЛИ соединен с входом установки «О второго триггера и вторым входом седьмой схемы «И, выходы шестой и седьмой схем «И соединены соответственно с первым и вторым входами второй схемы «ИЛИ, выход которой соединен с первыми входами первой и второй схем равпозначности; вторые входы схем равнозначности соединепь с вторым выходом узла преобразования, а третьи входы-с выходами «О и «1 третьего триггера; счетный вход третьего триггера соединен с выходом старшего разряда второго счетчика, а вход установки «1 - с вторыми входами первой, второй и третьей схем «И и выходом первой схемы первые входы счетчиков соединены с третьим выходом узла преобразования; второй вход второго счетчика соединен с выходом первой схемы равнозначности; выходы «О разрядов второго счетчика соединены соответственно с первыми входами восьмой, девятой и десятой схем «И, вторые входы которых соединены с выходом второй схемы )авиозначности, а выходы соединены с соответствуюндими шинами выхода «Отрицательная разность устройства; выходы «1 разрядов второго с :етчнка соединены соответственно с первымн входамн одиннадцатой, двенадцатой н тринадцатой ехем «И, вторые входы которых через BTOpoii элемент ;, держки нрнсоедннены к выходу нервой схемы равнозначности, а выходы соеднлены с еоответствующнми шинамн выхода «Положнтед1)Ная разность устройства.

На чертеже нредставлена схема предлагаемого устройства.

Схема содержит счетчики 1 и 2, логичеекие схемы «И 3--13, логические схемы «ИЛИ 14 я 15, ехемы равнозначности 16 и 17, элементы задержки 18 н 19, триггеры 20-22, логитескне схемы «И 23 н 24, узел нреобразовапия 25, генератор тактов 26.

Устройство работает следующим образом.

С приходом нмнульса «Пуск с входа 27 запускается генератор тактов 26.

Па его выходах возникают нмнульеы прямоугольно формы. Эти имцульсы с одного выхода ностунают на схему «И 12, схему «ИЛИ 14, схему «PI 23, а также на раздельный вход триггера 21, устанавливая его в исходное состояние. С другого выхода инверсный еигнал ноетуиает на схему «И 13, схему «ИЛИ 14, схему «И 24 н раздельный вход триггера 22. На входе схемы «ИЛИ 14 действуют нмнульеы малой длительности, сформированные с переднего фронта входных енгналов. Эти имнульсы устанавливают триггер 20 в исходное состояние, поступают на ехемы «И 3-5, иосле задержки элементов 19 устанавливают ечетчик 1 в иеходное состояние, а также запускают узел преобразоваЕШя 25. Узел 25 преобразует еигнал U(t) на входе 28 в число-нмиульсиый код, который ноступает па счетные входы ечетчиков 1 и 2. Счетчики производят счет импульсов, и так как их емкость выбрана, неходя из максимально возможного значения нервой разности, то они во время каждого преобразования многократно переполняются. После каждого переполнения счетчика 1 меняет свое еостояние один из триггеров 21 или 22, что онределяетея выходными сигналами генератора тактов, которые подаются иа схемы «И 12 и 13. Пусть в первом случае меняет евое состояние триггер 21.

После каждого переполнения счетчика 2 меняет евое состояние триггер 20. После окончання преобразования сигнала U(t) в цифровую форму в счетчике 1 находится чнело

С,(о)-Л(д-Ло-2.(1)

где N(to)-число импульеов после начального

преобразования;

К .)--число неренолнени счетчнки 1: п-чиело разрядов ечетчика 1. В определенном состоянии находится также и триггер 21.

Поеле начального преобразования сигиала в цифровую форму через время, определяемое частотой геиератора 26, происходит второе преобразованне,

Перед этим импульеом, поетупающим с генератора тактов, триггер 22 устанавливается в исходное еоетоя1Н1е; в иеходное еоетояпие устанавлнваетея также триггер 20 импульеом, 1;оступаюни1м с выхода ехемы «ИЛИ 14, а значение чиела, находящегося в счетчике 1, переннсываетея в обратном коде в счетчик 2; этим же имнульсом, задержанным элементом 19, устанавливается в исходное состояние ечетчик 1 н зануекается узел преобразовали 25.

При втором преобразовании сигнала с каждым неренолнением ечетчика 1 меняет евое состояние триггер 22.

Поеле окончания второго нреобразования с выхода узла 25 ноступает на схемы 16 и 17 имнульс счнтывания. На эти же ехемы ноетунает еигнал с триггера 21, через ехему «И 23 н ехему «ИЛИ 15 также с триггера 20.

Так как чиело разрядов ечетчиков 1 и 2 выбрано одинаковым, то нри U((ti), где U(i°) - значение еигнала в момент иервоначальиого преобразования; U(ti) - значенне еигнала при втором преобразовании, триггеры 20 и 21 находятся в одинаковых состояниях. В этом случае при поступлении сигнала опроеа е узла преобразования 25 проиеходит еовнадеиие еигналов на схеме 16. Выходной еигнал е этой ехемы ноетупает на входы ехем «И 6-8, на другие входы которых заведены нулевые выходы триггеров счетчика 2. Иа зыходах ехем совпадения при этом дейетр.ует ь;омбннацня сигналов, нредетавляющая еобой Ц11фровую фор.му отрицательного приращеиня

A.V:-::f/(A)-f/(g.

В этом елучае, когда (/(/i) t/(/o), счетчик 2 переполняется на один раз больше ечетчнка 1, при этом триггеры 20 и 21 находятся в эазиых еоетояниях, н совнадение еигналов up; олроее ироисходггг на ехеме 17. Сигналом е В1 1ход; ехемь 17 добавляетея в ечетчик 2 единица., и иосле задержки элементом 18 прои;и од1ггся сч |тывание положительного приран епня I Hncjipoiijii фор.ме с по.мощью схем «И 9 II, иа ;ipyi-;:c входы которых заведены едиi;ii4H,ie 1И,1Х{)Д1,: TpiirrepoB ечетчика 2.

Б д;;лы1е |И1ем работа уетройетва осуществля(. как описано выше, начиная е момеита В1())()го 11реобразов,ан11Я. Отличие лигнь в том, чт(| iijiii трет1)ем преобразовании выходным tHi налом сч1-тчика 1, чоеле каждого ;1ереполпення, меняет свое состояние триггер 21, и его сигна, че)еч ехему «И 23 и ехему «ПЛИ 15 действует на входы ехем 16 и 17.

Для случая, когда U(li)U(to), ноеле втоpoio яреобрачования в счетчике 2 находится

ЧНС.Ю

С.(/,) -.-.: Л- (/,) - (К, - 1).2 - С, (/„) + 1, (2)

гл.е Ло -- чнело переполнений счетчика 2 при втором нереиолненнн; A(/i)-число импульсов, поступивших па счетный вход счетчика 2 :;ри втором преобра;юва1пп1. То есть число C2(t) равно разиости .V(/i) и числа импульсов, обеспечиваюииьх Kz-1 переполнсиий счетчика 2, плюс числа импульсов ,), обеспечиваюитих первое переполнение счетчика 2, которое учитывается вычитанием единицы в выражении К-2-- Разность значении иапряжсиий U(ii)-LJ(iu) в нифровой (j)OpMe равиа разности Д/V: ;V()-A(/o) и.ти е учетом уравнений (1) и (2) AN-(K,--l)-2 + lC,( + С, С/,)-/С, С, (/о). В случае, когда Ki--K, что имеет место при , уравнение перепии1ется A..V ::зг - (2- -1)-СЛ.)|. ripajian чаеП) -JTQVO уравнення представляет co6oii обратный код числа C2(/i), который легко получит путем считывапия с нулевых Biiiходов трнггеров счетчика 2. При К2-- К + , в случае , уравнеплю прлнимает внд ДуУ С,(/Л + 1. Из этого выражения видно, что для получении положительного ирира иеиня необходимо к числу ) ирибавить единицу, затем произвести считывание кода счетчика 2. В том случае, когда K.K.z и C2(i)0, уравнение запингетсяАЛ/ ---(2--1), т. е. при считывании числа с иулевых выходов триггеров счетчика 2 на выходе схе совпадення снгналы отсутствуют. Все приведенные операцни в предлагаемом ycTpoiiCTBC ocxniecTвляются автоматически. Разность прямо нро:;орпиоппльпа производно) псс.тедусмого спгнала ДЛ (/), ioisann;-, гсчкратор тактов, схемы «И, «ПЛИ-. :)Ле(Ч1 -ы задержкн, трнггеры, ранпозначногтп, npnniCM вход «Сигнал устр011ства сое.чипен с :;ервым входом узла иреобразования, первый выход которого соединен с первым входом устаповкн в «О первого счетчика, выходы «1 )азр)1дов первого счетчнка соединены с первьпп входами первой, второй п трет ей схем «И, выходы которых соединены с входамн «1 однопменп1)1х разрядов второго счетчнка, вход «Пуск }стройства соединен с входом генератора тактов, первый и BTOpoii входы кото)ого соединены соответстBeiHio с первыми входами четвертой и пятой ехем «И, а также с первым i вторым входами пе)воГ схемы «1ПН, выход которой через пе)вый элел:ент задержкн сое.динен с вторым в:;одом установки в «О первого счетчика и вторым входом зла преобразовання, о т л нчающееся тем. что, с пе,1ь;() ynpoHieini/ ycTpoiiCTBa, выход «О старнгего )яда перр.ого счетчнка соедннен с вторымн входамн четверто и пятоГ; ехем «П, nijixonh которых 1;|М1соединены к соответствую1пим счстшям входам первого н второго триггеров, выход « первого триггера соединен с первым входом niLCToi ; схемы «li, выход второго трпггера еоедипен с ;:ервым входом се;1ьмой «И, г.ервый вход первой схемы «И,ИМ соедннен с вxoдo i хстаноики «1 пе)вого триггера и вто|зым входом inecToii «П, второй вход первой схемы «ПЛИ сосдииен е входом установкн «О второго триггера и вто)ым )i сс;;ьмоГ| схемы «И, выходы И1ееTOii и седьмой схем «И соединены соответетliCHHO с liCpBBiM н вторым входа п1 второй ехемы «ИЛИ:-, выход которой еосдинен с первыми входами 1;ервой i; второй схем равнозначностн, вторые входы схем равнозначности соединены с вторым выходом узла преобразования., а третьи 15ходы - с выходами «О и «1 третьего триггера, счетныГ. вход трет1эего тригreiia соединен с 1 ыходом crapniero разряда вто|)ого счетчика, ;: ()Д усгановкн «i - с вторыми вxoдa .н ЧМВО, вто;н)Г; и схем «И и выходом первой схемы «ИЛИ, niCpBbic входы счетчиков соединены е третьим выходом узла преобразования, вход второго счетчика еоед1П си с выxoдo ncpiK i схемы равночначност ;, ыходы «О раз)ядов trroporo счет;п11-;а C()e;uineiibi соответствепно с neiiBBiMJi ; ходамп восьмой, дсвято) п .i,ccsrroii ехем «И, вторые входы которых соедпп1сиы е выходом BTupoii схемы равнозначности, а выходы соед1Н1ены с соответствуюнщмн . В1)1хода «От111 пател;П1ая -)азность уегр0 1ства, выходы «К- разрядов второго счетчика соедиiieinj соответственно с )5biM;i входа: 1и оди падцато;, двепадпатой н трнпаднато гхел: «И, ходы кс)то|)ых чере irropoii т.и/меп г заД1р ;кп присоединены к выходу icpBoii cxcMiji ;оавиозначности, а выхо;1ы со1дпнены с cooтвeтcтвyюu. шинами выхода : Положительна я разность устройства.