Дифференцирующее устройство Советский патент 1979 года по МПК G06F17/10 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к устройствам дифференцирования сигналов, представленных цифровым кодом. Известны дифференцирукшше устройства, содержааше сумматоры, блоки памяти реверсивные счетчики и блоки управления Недостатком устройств является пониженная точность вычислений 1. Известно также дифференцирукядее устройство, содержащее блок формирования приращений, блок умножения, сумматоры, регистр производной, схему сравнения и элемент И. Недостатком устройства является сложность конструктивной реализации при высоких требованиях к точности вычислений |2. Прототипом изобретения является дифференцирукндее устройство, содержащее группу основных сумматоров и регистры сдвига, управляющие РЖОДЫ которых соединены с соответствующими выходами блока управления, причем сигнальный вход первого регистра сдвига поаключеи к вхоо- ной ипгне устройства {.3. Класс функций, дифференцируемых данным устройством, ограничен функш1я151и, представляемыми полиномами с заданными значениамЕ коэффициентов. Указанное обстоятельство является -некостатком прототипа. Целью изобретения является расширение класса дифференцируемых функций. С этой целью в устройство дополнительно введены сумматор-формирователь, выходной сумматор и п групп сумматоров, содержащих в i-и группе () сумматоров, причем Ыз1ход каждого J- -го ( +l) регистра сдвига, подключенного сигнальнымвходомквыхопу (f-1)-го регистра сдвига, соединен с сигнальным входом ( V +l)-го регистра сдвига и сигнальными входами ( i -l)-ro и j. -го сумматоров основной группы, содержащей 2 1сумматоров, а выхошл первого и (2 +l)-го регистров сдвига соединены с сигнальными входами соотвеяственно первого и 2 -го сумматоров основной группы, причем выход каждого пер вого сумматора в дополнительных группах сумматоров подключен к соответствую щему сигнальному входу сумматора-формирователя, соединенного выходом с первым сигнальным входом, выходного сумматора, а сигнальные входы каждого первого сумматора в каждой из дополнителыных групп сумматоров подключены к сигнальным входам второго сумматора этой же группы, причем сигнальные входы каждого I-го, начиная с , сумматоров первой дополнительной группы соединены с выходами ( l-l)-го .и 1-го. сумма то- ров основной группы, а сигнальные входы каждого 1 -го сумматора, начиная с , в каждой из остальных дополнительных групп соединены с выходами i -го и ( 1- +1 )-го сумматоров предшествующей дополнительной группы, а выход второго сумматора последней дополнительной группы подключен к второму сигнальному входу выходного сумматора, гфичем сдвигающие входы первого регистра сдвига и первых сумматоров дополнительных групп, кроме последней группы, соединены с соот ветствующими выходами блока управления. Такое соединение узлов устройства позволяет дифференгйировагь функции времени путем вычисления производной от их разложения в ряд Хаара. Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства для случая восьми коэффициентов Хаара (). Дифференцирующее устройство содержит входную шину 1, регистры 2 сдвига, основную группу 3 сумматоров, работающих в режиме вычитания, дополнительные группы 4 сумматоров, сумматор-формирователь 5, выходной сумматор 6 и блок 7 управления. Каждая из дополнительных . групп 4 содержит первый сумматор 8, работающий на вычитание, и остальные сумматоры 9, работающие на сложение. Для П 3 значение производной функции в момент времени Т в виде разложения Хаара может быть представлено в виде f(T) (%rSfi 2(.H4{s--sj lff) где S - соответствующие значения раз-. 4 остей| определяемые на интервале орто гонапьности Т по выражениям: , )-f(o) ; %-SrT{ fH-(T)-f/TJ}5 й - 5д4 (WT- tliH(frH(); а - %- т iln)- «iL).f,T|- с,л:)} Устройство работает следующим обраПо входной щине 1 коды, соответствующие отсчетам функции f (t) , поступают с периодом Т /S , начиная с момента времени , на первый региетр 2 сдвига. В нем сдвигается число на t разрядов вправо, что соответствует делению на Т, которое .набирается равным 2. В момент времени рачение функции f(o) переносится по команде из блока 7 правления из первого регистра 2 во второй, а в первый регистр записывается число, соответствующее значению функции f(-I) и снова сдвигается на t разрядов вправо. В последующий момент времени 1 4- число из второго регистра переносится в третий, из первого - во второй, а в первый регистр сдвига 2 записывается новое значение функции f(д)- Таким образом, в последовательно соединенных регистрах 2 сдвига фиксируются деленные на Т значения функции с шагом . С регист ов 2 сдвига числа подаются попарно на сумматоры 3, работакмдие на вычитание, на выходе которых формируются приведенные разности первого порядка ) 5,V-Tf4)- ©Ji. згМ)-); vssrT f-h(f) WT)-(i) VSs44t - ,.(i)-f(f); .)-f()(i). Полученные значения попарно подаются на сумматоры 9, работающие на сумми- рование и сумматор 8, работающий на вычитание, первой дополнительной группы 4 сумматоров, на выходе которых получаемSi z-WoSs e SSei V V4-S3V ) Дале.е значения (з) подаются попарно на сумматоры 8 и 9 второй дополнительной группы 4 сумматоров, на ныходе которых образуются .. (5) ,-s,s, гг- Числа (б) попарно подаются на сумма тор, работающий на суммирование 9, и сумматор, работающий на вычитание 8, третьей дополнительной группы сумматоров 4, на выходе которых образуется , (7) i VVVVVVVSr /r s) По команде из блока 7 угфавления в регистрах сумматоров 8, работающих на вычитание первой и второй группы сумм торов 4 осуществляется сдвиг кодов (б) и (7/ на 1 и 2 разряда влево, что соответствует умножению их на 2 и 4, согласно выражению (l). Затем с Ызтходов сумматоров 8 всех дополнительных групп. сумматоров 4 коды (4), (б), (з) подаются на суммато{ -формирователь 5. На выходном сумматоре 6 осуществляетс вычитание из числа (7), полученного на сумматоре 5, т.е. значение производной функции в момент еменн Т. После вычисления производной функгши в момент времени значения чисел в регистрах сдвига 2 не сбрасываются, а продолжается процесс перезаписи чисел из предыдущего регистра в последукяций, начиная с последнего, а в первый регист сдвига записывается число, сооуветствую щее значению функции f(T+ -) . Снова -„„„„значение производной определяется (l) и т.д. для последующи по выражению шагов. Формула изобретени.я Дифференцирующее устройство, содер жащее группу основных сумматоров и регистры сдвига, управляющие входы которых соединены с соответствукяцими Шз1ходами блока управления, причем сигналь ный вход первого регистра сдвига подклю чен к входной шине устройства, отличающееся тем, что, с целью раоширения класса дифференцируемых функци в него дополнительно введены сумматорформирователь, выходной сумматор и п групп сумматоров, содержаших в i -ой группе (+1/ сумматоров, причем выход каждого j.-ro (к ) регистра сдвига, подключенного сигнальным входом к выходу { j--l)-ro регистра сдвига, соединенс сигнальнымвходом (/ +1)-го регистра сдвига и сигнальными входами { 1-1)-го и j--ro сумматоров основной группы, содержащей 2 сумматоров, а выходы первого (2 +l)-ro регистров сдвига соединены с сигнальными вход&ми соответственно первого и 2 -го сумматоров основной группы, причем выход каждого первого сумматора в дополнительных группах сумматоров подключен к соответствующему сигнальному входу сумматора-формирователя, соединенного выходом с первым сигнальным входом выходного сумматора, а сигнальные :Вхоцы каждого первого сумматора в каждой из дополнительных групп сумматоров подключены к сигнальным входам второго сумматора той же группы, причем сигнальные входы каждого I -го, начиная с jf 2, сумматоров первой дополнительной группы средивены с выходами (J 1)-го и }-го сумматоров осно&ной грутгаы сигнальные входы каждого i-ro сумматора, начиная с , в каждой из остальных дополнительных, групп соедннв-. ны с выходами -го и ( -+1)-го сумма,.торов предшествующей дополнительной группы, а выход второго сумматора последней дополнительной группы подключен к второму сигнальному Входу выходного сумматора, причем сдвигающие входы пер вого регистра сдвига и первых сумматоров дополнительных групп, кроме посаеа ней группы, соединены с соответств;У «ци- ми выходами блока управления. При составлении формулы изобретения экспертизой исключен входной аналогоцифровой преобразователь, являющийся несущественным признаком устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Левидов В. А. и др. Измерение скоростей. М., Изд-во стандартов, 1972, с. 51-53. 2.Авторское свидетельство СССР № 543000, кл. 6 Об 3 1/02, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР № 517894, кл. G 06 F 15/34, 1974.

D