Устройство для возведения в степень Советский патент 1978 года по МПК G06G7/20 

Изобретение относится к области вычислительной техники и автоматики. Известно устройство, в основе кото рого лежит метод, заключающийся в использовании сопряженной развертывающей системы с параллельными во времен развертками: линейной и степенной fl Подлежащее возведению в степень напряжение сравнивается с линейной разверткой, а результат возведения в сте пень считывается со степенной разверт ки в момент достижения равенства линей ной разверткой напряжения, подлежащего возведению в степень, и фиксируется пиковым детектором. Однако при воз(Ведении в степень с показателем п (t 2,,3...) необходимо формировать степен ную развертку с помощью п интеграторов, что усложняет устройство и снижает точность вычисления с увеличением показателя степени из-за применения большого числа последовательно соединенных интеграторов. Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для возведения в степень, содержащее инвертор, ключ, пиковый детектор, вьйход которого является выходе устройства, интеграторы, выход первого Интегратора соединен с первым входом нуль-органа, второй вход которого является входом устройства, а выход соединен с управляемым входом ключа, вход первого интегратора соединен с источником опорного сигнала, пересчетную схему В зтом устройстве независимо от показателя степени используются только два интегратора, формирующие линейно подающие развертки, и пересчетная схема с коэффициентом пересчета равным показателю сте1тени. в прототипе для возведения входного напряжения в п- схепень затрачивается л периодов формирования развертки на выходе интегратора, т.е. с увеличением п время преобразования тоже увеличивается, что существенно влияет на быстродействие устройства.Кроме того это устройство позволяет получать только целые степени входногонапряжения и и непригодно для получения дробньйс и отрицательных степеней Ux, т.е. устройство обладает узкими ,}функциональньг«1и возможностями. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей. Достигается это тем, что в устрой-, ство введены делители напряжения, блоки умножения, блок вычитания, блок сложения, переключатель, вход первого интегратора соединен с первым входом 5 первого блока умножения, выход которого через делитель напряжения с эдинен с первым входом блока сложения, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, а выход первого бло- |0 ка сложения соединен с первым входом блока вычитани,я и с входом ключа, выход ключа, через переключатель соединен с входом второго интегратора непосредственно и через инвертор, а вы- |5 ход интегратора соединен с входом пикового детектора и с вторым входом первого блока умножения, выход первого интегратсфа соединен с первым входом второго блока умножения, второй до вход которого соединен с выходом ключа, а выход через второй делитель напряжения соединен с вторым входом блока вычитания. На чертеже представлена блок-схема 35 устройства. Устройство состоит из интеграторов 1 и 2, нуль-органа 3, блоков умножения 4 и 5, делителей напряжения 6 и 7, блока 8 вычитания, блока, 9 сложения, 3() инвертора 10, ключа г 11, пикового детектора 12 и переключателя 13. Опорное напряжение и подается на входы интегратора 1 и блока умножения 4. В течение одного периода выход-35 ное напряжение интегратора 1 описывается уравнением U,Ct) «Uot. (1) Это напряжение подается на входы блока умножения 5 и нуль-органа 3. На второй вход нуль-органа 3 подается входное напряжение Ux. Нуль-орган 3 формирует сигнал длительностью t PlTx На это время ключ 11 отк.рыт и на переключатель 13 подается напряжение U, (t) . Это то напряжение, которое подается через ключ 11 с выхода блока 9 на вход блока умножения 5, В положении, когда контакты а и & переключателя 13 замкнуты,.напряжение b(t) поступает на вход интегратора 2. . Напряжение Uj (.t) на выходе блока .. умножения 4 определяется выражением U(t)-K,Uo-Uj(t) где . Ubbixtt) - напряжение,- подаваемое с выхода интегратора 2 на вход блока умножения 4; Kj- коэффициент пропорциональности . ход умн 6, тел под де тел под б, его чит ка и U т. (5 ti 50 От оп U Аналогично, напряжение ) на вые блока умножения 5 равно U4(t),--U,(t).Uj(t) t) Напряжение UjCt) с выхода блока ожения 4 подается на вход делителя на выходе которого имеем напряжение тт (« tCt) U(t)« где тп - коэффициент деления делия 6. Напряжение JjC-t) с выхода блока 5 с1ется на вход делителя 7 на выхокоторого имеем напряжение u,tt). kiil, (5) где Ti - коэффициент деления делия 7. Блок 9 сукошрует напряжение .), сшаемое на его вход с выхода блока с напряжением UeC) Дзваемым на второй вход с выхода блока 8 выания, т.е. на выходе блока 9 .имеем Uь,ct))гг,(t) (ft) Напряжение Ug С) « выходе блоQ равно разности напряжений U(,i.) )/ подаваемых на его входы Uet)-U6,(t)-TJs(t) С7) С учетом уравнения (6) получим (t))-as(t) (в) ., ) ) Из уравнений (1), (2), (3), (4) и (8) следует l klH siiiil , r o-4o-t-llg Ct) куда u,,(t)..Hi.i.dii: с,о) Напряжение на выходе интегратора 2 сывается уравнением fcb.. ct)-Kj Ui,c-t)it Hbiiiidt (11) Продифференцировав последнее уравне ние и разделив переменные, получим ) л , dt бык Ct) t Проинтегрировав и подставив пред лы измерения переменных, получим У«ы« t.-pUbu,,,ct) aui/ io Ic Решиб это уравнение, получим . в - tnt и Р ft ,,,TS. вь,« А. Следовательно, в теченив| одного пери да работы интеграторов, напряжение н выходе интегратора 2 пропорционально входному напряжению .U« в степени § где п и tn любые целые числа, задав емые с помощью делителей напряжения. Выходное напряжение интегратс а 2 фи сируется пиковым детектором 12. В случае, когда замкнуты контакты а. и а переключателя 13, напряжени 6ч С) с выхода ключа 11 поступает через инвертор 10 на вход интегратор 2. Напряжение U|,lt) на выходе инте ратора 2 описывается уравнением Uw.,Ct).u,,,,-K.,(tHt ещив это уравнение, аналогично ура нению (10), получим ..на.и 4il) С Включение в состав устройства ук эанных элементов изменение связей меж ду элементами позволили существенно повысить быстродействие устройства и расширить его Функциональные возможности. В прототипе результат получают за п периодов работы интегратора, в предложенном устройстве за один период работы интегратора. С помощью прототипа можно получать только целые степени входного напряжения TJ , а предложеннор устройство позволяет также получать дробные и отрицательные степени входного напряжения, что существенно расширило его функциональные возможности. Формула изобретения Устройство для возведения в степень, содержащее инвертор, ключ, пиковый детектор, выход которого является выходом устройства, интеграторы выход первого интегратора соединен с первым входом нуль-органа, второй вход которого является входом устройства, t выход соединен с управляемым входом ключа, вход первого интегратора соединен с источником опорного сигнала, о тли чают е е с я тем, что, с целью повьшения е стродействия и расишрения функциональных возможностей, оно содержит делители напряжения, блоки умножения, блок вычитания, блок сложения, переключатель, вход первого интегратора соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого через делитель напряжения.соединен с первым входом блока сложения,второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, а выход первого блока сложения соединен с первым входом блока вычитания и с входсн-i ключа, выход ключа через переключатель соединен с входом второго интегратора непосредственно и через инвертор, а выход интегратора соединен с входом пикового детектора и с вторым входом первого блока умножения,выход первого интегратора соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход через второй делитель напряжения соединен с вторь м входом блока вычитания.: Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Темников Ф.Б., Славинекий В.А. атематические развертывающие системы. ., Энергия, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР 382104, М.клГ G-06 G- 7/16, 1973.