Устройство для вычисления логарифмов чисел Советский патент 1980 года по МПК G06F7/38 

1

ИзоСретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении цифрочастотных устройств для логарифмирования.

Известно устройство для логарифмирования, содержащее два счетчика и двоичный делитель частоты и блок управления 1,

Недостатком этого устройства является большой объем аппаратуры и низкая точность логарифмирования.

Наиболее близким по схемному решению и принципам функционирования является устройство для вычисления логарифмов чисел, содержащее первый и второй счетчики, блок управления и группу элементов И, первые и вторые входы которых соответственно соединены с группами выходов первого и втброго счетчиков, а вьдходы элементов И соединены со счетным входом второго счетчика, первый и второй выходы блока управления соответственно соединены с установочными входами первого и второго счетчиков, выход переполнения первого счетчика соединен со входом блока управления. Кроме того оно содержит делитель частоты и третий счетчик 2.

Недостатком данного устройства является относительно большая сложность и наличие методической погрешности делителя частоты, связанной с

5 передачей обратного кода в первый счетчик вместо дополнительного. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности логарифмирования .

10 Это достигается тем, что устройство содержит блок сложения-вычитания, первый вход которого соединен с третьим выходом блока управления, второй вход соединен с выходами группы элементов И а выход 9лока сложения-вычитания соединён со счетным входом первого счетчик а. Кроме того, в устройстве блок сложёния-вычитания содержит узел вычитания, элемент И

20 и узел сложения, выход которого соединен с входом уменьшаемого узла вычитания и является выходом блока сложения-вычитания, вход узла сложения соединен с выходом элемента И,

25 первый вход которого является первым входом блока сложения-йычитания, второй вход соединен с выходом узла вычитания, вход вычитаемого которого является вторым входом блока сложения-вычитания. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока сложениявычитания. Устройство для вычисления логариф мов чисел содержит первый и второй счетчики 1-2, группу элементов 3 И, блок 4 сложения-вычитания и блок 5 управления. Входы элементов 3 И груп пы соединены с выходами первого и второго счетчиков, первый и второй выходы блика 5 управления соединены с Установочными входами счетчиков 1 и 2 соответственно, Третий выход блока 5 управления соединен с первым входом блока 4 сложения-вычитания, второй вход которого соединен с выходом группы элементов И и счетным входом второго счетчика. Выход пере полнения счетчика 1 соединен- с входом блока 5 управления, а счетны вход первого счетчика с выходом бло сложения-вычитания.. Блок 4 сложения-вычитания содержит узел 6 сложе ния, узел 7 вычитания и элемент 8 И Устройство для вычисления логари мов чисел работает следующим образо В исходном состоянии в счетчике находится дополнительный код числа счетчик 2 находится в нулевом состоянии и элемент 8 И в блоке 4 , заперт. На вход устройства поступаю импульсы частоты F. Таккак элемент 8 И в блоке 4 заперт, то, в соответствии с фиг.2, на вход счетчика 1 поступают только импульсы ча тоты Рд. После поступления А импуль .сов, за время -t., A/Fo счетчик 1 переполнится и сигнал переполнения с его выхода поступает на вход блока 5 управления, который открывает элемент 8 И и одновременно заносит код числа А в счетчик 2, а также ко числа В в счетчик 1. Счетчик 1 с группой элементов 3 И представляет бой двоичный умножитель частоты, управляемый кодом счетчика 2. Поэто му частота F. на его выходе опреде ется выражением где F, -частота на выходе блока 4; -число, соответствующ коду счетчика 2; Г 2 - коэффициент пересчета 2 (п - количество двоичных разрядов счетчика 2). Поскольку на первый вход блока 4 поступает частота Fp, а на второй - частота F , то в соответствии с фиг.2 частота F на ее выходе при открытом элементе 8 И определяется выражением WЧ- откуда Подставив в выражение для F получим VI Р-т U b-Fo / Частота F с выхода группы элементов 3 И элементов поступает на вход счетчика 2.Так как счетчик 2 является сумирующим и предварительно в него занесен код числа А,то число,соответствующее коду этого счетчика Z,определяется выражением .ai. . где t - текущее время. Следовательно н откуда после раскрытия интеграла получимZ FO- t. Счетчик 1 является также суммирующим. Поэтому число N, соответствующее коду этого счетяика, определяется .выражением , л где tx. время, в течение которого на вход устройства поступает частота FQ, В - код числа, предварительно занесенного в счетчик 1. Подставив вь5 ажение для частоты F получим t-i откуда, после рас:крытия интеграла, получим .н„е«Ь. Поскольку за время t на вход устройства OoCTyngT N импульсов частоты FO т.е. Vfcv то получим Если . Таким образом, в счетчике 1 образуется число, пропорциональное натуральному логарифму от числа входных

импульсов, а в счетчике 2 - число, равное количеству входных импульсов. Включение в устройство схемы сложения-вычитания, блока управления и изменение связей позволили существенно упростить его (количество счетчиков уменьшилось с трех до двух и повысить его точность (устранена методическая погрешность вычисления ив Nm раз уменьшена погрешность от округления).

Формула изобретения

1. Устройство для вычисления логарифмов чисел, содержащее первый и второй счетчики, блок управления и группу элементов И, первые и вторые входы которых соответственно соединены с группами выходов первого и второго счетчиков, а выходы элементов И соединены со счётным входом второго счетчика, первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с установочными входами первого и второго счетчиков, выход переполнения первого счетчика соединен со входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и

увеличения точности логарифмирования, оно содержит блок сложения-вычитания, первый вход которого соединен с третьим выходом блока управления,второй вход соединен с выходами элементов И группы, а выход блока сложениявычитания соединен со счетным входом первого счетчика.

2. Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что в нем блок сложения-вычитания содержит узел вычитания, элемент И и узел сложения, выход которого соединен с входом уменьшаемого узла вычитания и является выходом блока сложения-вычитания, вход узла сложения соединен с выходом элемента И, первый вход которого является первым входом блока сложения-вычитания,второй вход соединен с выходом узла вычитания, вход вычитаемого которого является вторым входом блока сложения-вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР, . 489113, кл. G Об F 7/38, 1973.

2.Мельников А.А. и др. Обработка частотных и временных импульсных сигналов. М., Энергия, 1976,

с. 101-103, рис. 87-88 (прототип).

-н

шг./

Фи9.2.