Устройство для возведения в степень Советский патент 1980 года по МПК G06J3/00 G06G7/20 

Изобретение от-носится к автомати и вычислительной технике и может быть использовано для функционально го преобразования входных аналоговы и цифровых сигналов в выходной сигнал. Известно устройство для возведения в степень, содержащее два логарифматора, блок умножения, блок cpa нения, логические элементы И и инверторы 1 . Недостатками устройства являются сложность конструкции и ограниченны функциональные возможности. Известно также устройство для функционального преобразовдния, содержащее счетчик, цифроаналоговый преобразователь, функциональный час тотный преобразователь и элемент ИЛИ 2J . Недостатком устройства является ограниченный класс воспроизводимых функций. Наиболее близко к предлагаемому изобретению устройство для возведения в степень, содержащее источник опорного напряжения,генератор импул сов подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, входы управления которых соединены с соответствующими выходами блока управления, соединенного первым входом с выходом блока задания основания степени, первый аналоговый вход которого подключен к аналоговой шине ввода основания степени, а второй аналоговый вход соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, подключенного аналоговым входом к выходу второго цифроаналогового преобразователя, соединенного аналоговым с выходом источника опорного напряжения,причем цифровые входы обоих цифро- аналоговый преобразователей подключены к цифровому выходу основного счетчика 3J . Недостаток этого устройства заключается втом, что OiiO ВТ)СПрОИЗВОдит ограниченный класс функций, т.е. позволяет возводить только в степень равную у. Кроме того, устройство позволяет возводить в степень, основание которой представлено только в аналоговой форме. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач.

Эта цель достигается тем, что в устройство для возведения в степень содержащее источник опорного напряжения, генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, входы упрйвления которым соединены с соответртвующими выходами блока управления, соединенного первым входом с выходом блока задания основания степени , первый аналоговый вход которого подключен к аналоговой шине ввода основания степени, а второй аналоговый вход соединен с выходом; цифроаналогового преобразователя, дополнительно введены блок задания

показателя степени, функциональный частотный преобразователь и счетчик, подключенный входамиуправления к соответствующим выходам блока

управления и соединенный счетным

входом через функциональный частотный преобразователь с выходом цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого подключен к цифровому выхбду допоЛнйтельнЬго счётчика, а аналоговый вход соединен с выходом блока задания показателя степени, прдключенйого первым входом FmH H e .

ввс да п1эказатёля степени, вторым входом - к выходу источника опорного напряжения, а третьим входом - к соответствующему выходу блока управления, соединенного вторым входом с выходом обнуления основного счетчика, причем первый цифровой вход блока задания основания степени, подключеннотд вторым цифровым входом к цифровому выходу,дополнительного

с чётчика, соединен с цифровой шиной ввода основания степени.

Креме того блок задания основания степени содержи схемусравнения кодов, компаратор и элемент ИЛИ, подключенный выходом к выходу блока задания основания степени и соедин енный входами с выходами схемы совпадения кодов и компаратора, первь1е ВХОДЫ которых подключены соотвётств;енно к первому цифровому и первому аналоговому входам блока зада-- ния основа;ния степени, авто рые входы соединены .соответственно со вторым Цифровым и вторым аналоговым входами блсэка задания основания степени, а

блок задания покиЗатёля степени содержит переключатель, подключенный

первым ивторым вхЬДами сбЬтветственно к первому и второ.му входам блока

задания показателя степени и сое--- инённый управляющим входом и выхоом соответст.венно с третьим входом и выходом блока задани г показателя

ctefteWH. :

На чертеже изображена блок-схема

устройства. Устройство для возведениязв степень содержит основной счетчик 1, ополнительный счетчик 2 подкМлёиный цифровым выходом к цифровому входу цифроаналоговог-о преобразователя 3, соединенного выходом через функциональный частотный преобразователь 4 об счётным входом счётчик .2. Счетный вход счетчика 1 подключ IK выходу генератора 5 импульсов, а аналоговый вход цифроаналогового преобразователя 3 соединен с выход блока 6 задания показателя степени Первый цифровой и первый аналоговы входы блока 7 задания основания степени подключены соответственно к цифровой и аналоговой шине ввода основания степени. Второй цифровой и второй аналоговый входы блока 7 соединены соответственно с цифровы выходом счетчика 2 и аналоговым вь1 1:одом преобразователя 3. Выход блока 7 подключен к первому входу блока 8 управления, соединенного вторым входомс выходом обнуления счетчика 1 и подключенного выходами к входам управления режимами работы счетчиков 1 и 2. Блок 6 задния показателя степени подключен первым, вторым и третьим входами соответственно к шине ввода показателя степени, выходу источника 9 опорного .напряжения и соответствующему выходу блока 8 управления. Блок 7 задания основания степени содер5|сит схему 10 сравнения кодов, компаратор 11 и элемейт 12 ИЛИ.

Устройство работает следующим Образом.

Замкнутая система, образованная счетчиком 2, цифроаналоговым преобразователем 3 и функциональным частотным преобразователем 4, пред назначена для формирования экспоненциальной функции. Код N2, накап ливаемый в счетчике 2 через время t с момента запуска счетчика, в условиях использования функционального частотного преобразователя 4, обладающего линейной характеристикой с коэффициентом преобразования k, и при напряжении U, на аналоговом входе цифроаналогового преобразователя 3,. определяется выражением

NO

где NO - начальный код счетчика 2, Е - основаниенатуральных логарифмов . Выбрав k 1, UQ 1, получают

N .

Знаку плюс в этих выражениях соответствует работа счетчика 2 в режиме сложения, а знаку минус - в режиме вычитания.

Операция возведения в степень производится вдва та-кта. Первый такт начинается с момента выдачи . блоком 8 управления на счетчики 1

и 2 команд Сброс 1 и Сброс И. При дтом счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние, а в счетчике 2 записывается код N 1. Для обои счетчиков устанавливается режим сложения, в результате чего счетчик

1начинает суммировать импульсы частоты F с выхода генератора 5 импульсов, а счетчик 2 - импульсы функционального частотного преобразователя 4. При этом напряжение на выходе блока 6 равно UQ - напряжению источника 9.

В момент равенства кода счетчика

2коду Ыд на цифровой шине ввода основания степени или равенства выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 3 напряжению ид на аналоговой шине ввода основания степени срабатывают соответственно схема 10 сравнения кодов или компаратор 11, входящие в состав блока 7 задания основания степени, и на выходе этого блока {выходе элемента Ji2 или) , формируется сигнал, который поступает на первый вход блока 8 управления. В этот момент времени в счетчике 1 накапливается код

N F-PnA,

,где А - входная величина, определяющая основание степени, т.е. A N или A U .

С поступлением на вход блока 8 управления сигнала с выхода блока 7 начинается второй такт работы устройства. В этот момент по команд Сброс II блока 8 счетчик 2 устанавливается в исходное состояние N(,1. Кроме этого блоком 8 счетчик 1 переводится в режим вычитания, а блок б задания показателя степени управляющим сигналом, поступающим на его третий вход, переводится в режим, при котором напряжение на выходе блока б становится равным Ug т.е. напряжение на шине ввода показателя степени. Такое изменение выходного напряжения блока б может быть получено, например, за счет выполнения блока б в виде переключателя, первый и второй входы которог подключены соответственно к шине ввода показателя степени и выходу источника 9 опорного напряжения, напряжение на выходе которого равно U , а выход переключателя соединен с аналоговым входом преобразователя 3.

В том случае, когда показатель степени должен быть задан в виде цифрового кода Ng, блок б может быт выпблне На Ц:ЙФРОВОМ делителе напряжения и входном регистре, управляющем коэффициентом деления этого делителя.

Второй такт работы устройства продолжается дотехпор,пока код счетчика кё CTSHelr авнйМ.нулю. В этот момент с выхода обнуления счетчика 1 на второй вход блока В управления поступает сйгна;,-по которому блок 8 вьщает команду Стоп на счетчики 1 и ,2. Код, накопленный в счетчике 2 к этому моменту времени, равен

10

N

Ьых.

где В -.входная величина на шине ввода показателя степени,: например В Ug,.

Таким образом после окончания второго такта в счетчике 2 формируется выходной код, равный числу А в степени В.

При вычислении степени вида

N - А/

ьых. алгорйтй аботы устройства остается прежним за исключением того, что на выходе блока задания степени в первом такте выходное напряжение

равно 1 , а во втором такте равно U, Вычисление степени вида

Vx

осуществляется следующим образом. Первый такт,работы устройства выполняется так же, как и первый такт при возведении в положительную степень в. В начале второго

такта блок 10 управления выдает команду Установка, по котррой счетчик 2 устанавливается в состояние NO 10, где 10 - емкость счетчика 2, кроме этого блок б переводится в режим, при котором напряжение на его выходе равно и, , а оба счетчика 1 и 2 переводятся в режим вычитания. Значение выходного кода счетчика 2 в момент обнуления счет равно N.

1 о А-

бых

При вычислении степени вида

-1(Ь «БЫХ. /

алгоритм работы устройства такой же, как в предыдущем случае, за исключением того, что в первом такте напряжение на выходе блока 6 равно Ug, а во второмтакте равно UQ . Результируклций выходной код счетчика 2 равен

ьых т.е. при возведении в отрицательную

степень результат умножается на

величину 10. Это позволяет повысить точность вычисления. Операция умножения на 10 учитывается сдвигом запятой в выходном коде на п десятичных знаков влево. Помимо возведения в степень и вычисления значений натуральных ло гарифмов данное устройство обеспечивает также нахождение величины п ее натуральному логарифму. Численное значение натурального лога рнфма 8пА вводится в счетчик 1 а счетчик 2 устанавливается в состояние NP 1 и блоком 8 управления задается работы устройст ва, соответствующий второму такту при вычислении степени вида Ng,yx. Тогда в момент обнуления счетчика 1 в счетчике 2 формируется код . Чш. Л и, выбирая , получают Если вместо источника 9 опорного игагфн ёния йЬтЮльзуется дополнительныйвходной сигнал, то устро ствр осуществляет вйзведениё в сте пень, показателькоторой задан отн шением двух входйых сигналов. Предлагаемое устройство обладае более широкими функциональными возможностями по выполнению разного рода функциональных преобразователе в условиях обработки входных сигналов, представленных в виде напряжения или цифрового кода. Формула изобретения 1. Устройство для возведения в степень, содержащее источник опорного напряжения, генератор импульсов ,подключенный выходом к счетному входу основного счетчика,входы упра ления которого соединены с соответствующими выходами блока управления, соединенного; первым входом с выходом блока задания основания степени, первый аналоговый вход которого подключен к аналоговой шине ввода основания степени, а второй аналоговый вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, От л и ч а ю щ е ее я тем, что, целью расширения класса решаемых задач, в него введены блок задания показателя степени, функциональный частотный преобразователь и дополнительный счетчик, подключенный входами управления к соответствующим выходам блока управления и соединенный счетным входом через функциональный частотный преобразова- . тель с выходом цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого подключен к цифровому выходу дополнительного счетчика, а аналоговый .вход соединен с выходом блока задания показателя степени, подключенного первым входом к шине ввода показателя степени, вторым входом - к выходу источника опорного напряжения, а третьим входом - к соответствующему выходу блока управления, соединенного вторым входом с выходом обнуления основного счетчика, причем первый цифровой вход блока задания основания степени, подключенного BTOpHivi цифровым входом к цифpOBorvty выходу дополнительного счетчика, соединен с цифровой шиной ввода основания степени. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок задания основания степени содержит схему сравнения кодов, компаратор и элемент ИЛИ, подключенный выходом к выходу блока за,цания основания степени и соединённый входами с выходами схемы совпадения кодов и компаратора, первые входы которых подключены соответственно к первому цифровому и первому аналоговому входам блока задания основания степени, а-вторые входы соединены соответственно со вторым цифровым и вторым аналоговым входами блока задания основания степени. 3.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок за- . Дания показателя степени содержит переключатель, подключенный первым и вторым входами соответственно к первому и второму входам блока задания показателя степени и соединенный управляющим входом и выходом соответственно с третьим входом и выходом блока задания показателя степени. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 481918, G 06 J 3/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 416705, G 06 G 7/26, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР 369578, G 06 6 7/20, 1971 (проотип) .