Устройство для возведения в квадрат Советский патент 1977 года по МПК G06F7/38 

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Известно устройство для возведения в квадрат, содержащее умножители и делители частоты, формирователи кодовых импульсов, вентили, блок выделения периода 1. Это устройство имеет такие недостатки, как сложность и большие аппаратурные затраты.

Известно также наиболее близкое по техническому решению к изобретению устройство для возведения в квадрат, содержащее два счетчика, группу элементов И, первый триггер, первый ключ, первый вход которого соединен с щиной сигнала опорной частоты, второй и третий ключи и элемент задержки 2.

Недостатком его является низкое быстродействие устройства.

Цель изобретения - повыщение быстродействия устройства.

Это достигается тем, что устройство содержит элемент ИЛИ, блок управления и второй триггер, единичный вход которого соединен с выходами элементов И группы, а выход - с первым входом второго ключа, подключенного через элемент задержки к первому входу элемента ИЛИ. Выход элемента ИЛИ соединен с нулевым входом второго триггера, вторым входом второго ключа и входом сложения второго счетчика, выполненного реверсивным, вход вычитания которого связан с входом

первого счетчика и выходом первого ключа, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления. Первый вход блока управления соединен с шиной входного сигнала, второй вход - с выходом второго счетчика и нулевым входом первого триггера, второй выход блока управления - с первым входом третьего ключа, второй вход которого связан с первым входом первого ключа. Выход третьего ключа подсоединен к второму входу элемента ИЛИ и единичному входу первого триггера, выходы разрядов первого счетчика - к потенциальным входам элементов И группы, импульсные входы которых подключены к выходам разрядов второго счетчика.

В известном устройстве измеряют период TX следования входных импульсов и в счетчике получают число

N, Т,

где Го - период следования импульсов опорной частоты.

Затем путем счета N периодов Тх формируют импульс длительностью

T, T,.N

(1)

Погрешность устройства определяется в основном погрешностью квантований периода TX. Для уменьшения этой погрешности необходимо увеличивать частоту fo или уменьшать ее период Го. При этом возрастает длительность формируемого интервала Гь Пусть, например, входная частота равна 1 Гц, т.е. ее период Тх-1 сек. При погрешности преобразования 0,1% Л должно быть не менее 1000. Тогда TI превышает 1000 сек. При уменьшении погрешности преобразования до 0,01% интервал Ti превысит 10000 сек. Следовательно, известное устройство для возведения в квадрат обладает низким быстродействием. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство состоит из блока 1 управления, ключа 2, счетчика 3, реверсивного счетчика 4, группы 5 элементов И, триггера 6, ключа 7, элемента 8 задержки, элемента ИЛИ 9, ключа 10, триггера 11. На вход 12 подается опорная частота Работает устройство следующим образом. Предварительно триггеры 6 и И, счетчик 3 устанавливаются в «О, ключи 2 и 10 закрыты, счетчик 4 находится в единичном состоянии. На вход блока 1 подается сигнал с периодом следования . Блок 1 на время Тх открывает ключ 2, через который импульсы опорной частоты поступают на вход.счетчика 3 и вход вычитания счетчика 4. Число импульсов, поступивших в счетчик 3 за время Ту, равно NT T,.f,.(2) В счетчик 4 записывается число N, . ( - коэффициент пересчета счетчиков). По окончании интервала времени Тх сигналом с выхода блока 1 открывается ключ 10, через который импульсы опорной частоты /о поступают на единичный вход триггера И, устанавливая его в «1, на вход элемента ИЛИ 9 и далее на вход сложения счетчика 4. На второй вход элемента ИЛИ 9 проходят через элемент 8 импульсы частотой /т с выхода ключа 7. Частота импульсов на выходе элемента 9 равна /,/0 + /,.(4) Импульсы с частотой fs с выхода группы 5 элементов И поступают на единичный вход триггера 6. Элементы совпадения группы 5 являются двухвходовыми. Входы каждой из схем подключены к прямому выходу одного из триггеров счетчика 4 и к инверсному выходу одного из триггеров счетчика 3, причем если один из ее входов подсоединен к триггеру старшего разряда счетчика 3, то второй вход - к триггеру младшего разряда счетчика 4, и наоборот. Имцульс появляется на выходе того элемента И, который подключен к находящемуся в единичном состоянии триггеру счетчика 3 и переходящему из нулевого в единичное состояние триггеру счетчика 4. Средняя частота fs следования импульсов на выходе группы 5 элементов И определяется частотой импульсов fg, подаваемой с выхода элемента ИЛИ 9 на вход вычитания счетчика 4, и числом . записанным в счетчике 3, и равна В исходном состоянии ключ 7 открыт и импульсы с выхода элемента ИЛИ 9 поступают через открытый ключ 7 на вход элемента 8 и далее на второй вход элемента 9 до тех пор, пока импульс с выхода группы 5 не опрокинет триггер 6 в единичное состояние и сигналом с выхода последнего ключ 7 закроется. Перевод триггера 6 в исходное положение осуш,ествляется очередным импульсом, поступаюШ.ИМ на нулевой вход триггера 6 с выхода элемента Или 9, причем этот импульс исключается из счета. Частота импульсов | равна f. h-h.(6) с учетом выражений (4) и (5) /7 f о + f - f 5 f fu-N,,i «- Л7 При поступлении на вход сложения счетчика 4 импульсов он переполняется и импульс переполнения подается на нулевой вход триггера 11, устанавливая его в исходное состояние, и на вход блока 1, сигналом с выхода которого ключ 10 закрывается. Длительность импульса, сформированного триггером 11, равна времени, которое необходимо для поступления в счетчик 4 Nf импульсов с частотой следования fg, и определяется выражением fo-N /О .у-2. Таким образом, длительность импульса, сформированного триггером 11, пропорциональна квадрату периода следования входных импульсов. Сравним параметры прототипа и предложенного устройства. Длительность импульса, пропорционального квадрату периода следования входных импульсов, в прототипе равна

В предложенном же устройстве

7-2 Т

7 ,

Nm-T,

ЧТО в раз меньше, чем в прототипе.

Так, при Гц, погрешности преобразования 0,1% икоэффициенте пересчета счетчиков Л т 1000 Г2 равно порядка 1 сек.

Следовательно, в предложенном устройстве достигнуто существенное повышение быстродействия.

Использование новых элементов - элемента ИЛИ, блока управления, триггера, выполнение второго счетчика реверсивным, исключение элемента задержки - выгодно отличает предложенное устройство от прототипа, так как суш,ествеиио повышается быстродействие устройства, что увеличит сферу применения устройства и устранит необходимость разработки ряда подобных устройств, имеюш,их диапазоны рабочих частот, близкие к диапазону частот описываемого устройства.

Дополнительное введение элемента ИЛИ, триггера и блока управления не приводит к значительному усложнению схемы, тем более что в прототипе для повышения надежности работы устройства также нужен блок управления.

Формула изобретения

Устройство для возведения в квадрат, содержащее два счетчика, группу элементов И, первый триггер, первый ключ, первый вход

которого соединен с шиной сигнала опорной частоты, второй и третий ключи и элемент задержки, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит элемент ИЛИ, блок управления и

второй триггер, единичный вход которого соединен с выходами элементов И группы, а выход - с первым входом второго ключа, подключенного через элемент задержки к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, вторым входом второго ключа и входом сложения второго счетчика, выполненного реверсивным, вход вычитания которого соединен с входом первого счетчика и выходом первого ключа, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый вход которого соединен с шиной входного сигнала, второй вход соединен с выходом второго счетчика и нулевым входом первого триггера, второй выход блока управления соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с первым входом первого ключа, а выход третьего ключа подключен к второму входу элемента ИЛИ и единичному входу нервого триггера, причем выходы разрядов первого счетчика соединены с потенциальными входами элементов И группы, импульсные входы которых подключены к выходам разрядов второго счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авт. св. № 424143, кл. G 06F 7/38, 1972.

2.Авт. св. 382088, кл. G 06F 7/38, 1971.