Устройство для вычисления квадрат-НОгО КОРНя Советский патент 1981 года по МПК G06F7/552 

Устройство относится к вычислител ной технике. Известно устройство для вычислени квадратного корыя l. Недостатками этого устройства явл ются невысокая точность и чрезмерная сложность.. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является Ус ройство для вычисления квадратного корля; содержащее первый счетчик, соединенный входом с первым входом устройства, а разрядными выходами с сигнальными входами элементов И первой группы, управляющие входы эле ментов И которой подкЛючены к разряд ным выходам реверсивного счетчика, а выходы - ко входу Вычитание реверсивного счетчика, разрядными выходами соединенного с управляквдими входами элементов И второй группы, и второй счетчик f2j . Известное устройство , работает следующим образом. В исходном состоянии счетчики уст ройства находятся в нулевом состоянии. На вход первого счетчика поступает частота У, а на вход второго счетчика - частота X, Первый счетчик с группой элементов И е элементами ИЛН на выходе-представляет собой двсжчный умножитель частоты, управля&ллА кодом числа Z реверсивного счетчика, поэтому частота на его выходе определяется вьфгикением - код числа реверсивного счет чика JJ, 2 - коэффициент пересчета реверсивного счетчика , п - количестворазрядов ревер сивного счетчика. счетчик с группой элементов И представляет собой двоичный делитель частоты, управляе кодом числа Z реверсивного счетчик(, поэ:гому частота f на его выходе определяется выражением ,,.Л..U, Поскольку частоты f и fg поступают на входы реверсивного счетчика, тодифференциальное уравнение, описывакцее работу устройства, имеет вид1 dZ

с учетом (1) и (2) dZXYZ

(4)

-(ftZН

В установившемся режиме частоты и f,, равны, поэтому.из (4) получим е

YZ

X Z

(5) NW

откуда

(6) to Подставив (б) в (1) , получим Таким ооразом, в реверсивном счет чике формируется число (б), пропорци ональное квадратному корню из частного от деления двух частот X и У, а :На выходе устройства формируется частота (7), пропорциональная квадратному корню произведения двух частот X и У. . Однако известное устройство обладает недостаточной точностью, обусловленной большой погрешностью от округления, и чрезмерной.сложностью Цель изобретения - повышение точности и упрощение устройства. Поставленная 15Сель достигается тем что устройство содержит схему сло;жения-вычитания, первым входом соединенную со вторым входом устройства, а вторым входом - с выходами элемент тов И второй группы, сигнальными вх дами подключенными к разрядным выходам второго счетчика, входом подключенного к выходу схемы сложе ниявычитания и-ко входу Сложение реверсивного счетчика. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство для вычисления квадрат ного корня состоит из реверсивного счетчика 1, счетчиков 2 и 3,. группы элементов И 4, (с элементами ИЛИ на выходе), группы элементов И 5, схемы 6 сложения-вычитания. Устройство работает следующим образом. в исходном состоянии счетчики 2 и 3 устройства находятся в нулевом состоянии, в реверсивном счетчике 1 находится код числа Z (О) А. Напервый бход устройства поступает час тота У,ft а. на второй вход устройства - частота X. Поскольку счетчик 2 с группой элементов и 4 с элементами. ИЛИ на выходе представляет собой двоичный умножитель частоты, управля емый кодом числа Z реверсивного сче чика 1, то частота f на его выходе определяется выражением YZ

где N коэффициент пересчетареверсивного счетчика 1, п - количество двоичных разрядов реверсивного счетчика 1,

Счетчик 3 с группой элементов И 5 представляет..собой д воичный умножитель частоты, управляемый кодом числа Z реверсивного счетчика, поэтому частота f на его выходе определяется выражением

f. Z f частота на выходе схемы б сложения-вычитания. Так как на первый вход схемы б сложения ;,вычитания, являкщийся вторым входом устройства, поступает частота X, а на второй вход - частота fg с выхода элементов И 5, то частота f. на ее выходе определяется выражением X + f - f, Подставив (9) и (10) и определив с выхода схемы б частота f поступает на вход Сложение реверсивного счетчика 1, на вход Вычитание которого поступает частота f с выхода группы элементов И 4, поэтому дифференциальное уравнение, описывающее работу устройства, с учетом (8) и (11) имеет вид В установившемся режиме частоты f равны, поэтому из (12) полу Z NW, .. откуда Z Nn, VX/Y (14) Подставив (14) в (8), получим f (15) Таким образом, в реверсивном счетчике 1 формируется число (14) , пропорциональное квадратному корню из частного от деления частот X и У, а на выходе группы элементов И 4 формируется частота (15) , равная квадратному корню из произведения частот X и У. Сравнивая выражения (14) с (б) видим, что в предлагаемом устройстве погрешность от округления уменьшена в /Н№раз, а из сравнения выражений (15) и (7) видим, что частота fj увеличена вЛ/КГу раз, что увеличивает в Vfl) раз точность последующих убтройств обработки информации. Следовательно, включение в состав устройства схемы сложения-вычитания и изменение связей позволяют упростить устройство (вместо группы схем сравнения каждый элемент которой соетоит из двух схем совпадения, и схем сборки в предлагаемом устройстве используется группа элементов И) и повысить его точность (погрешность от округления уменьшена в лП, раз ). Формула изобретения Устройство для вычисления квадрат ного корня, содержащее первый счетчи соединенный входом с первым входом устройства, а разрядными выходами с сигнальными входами элементов И пе вой группы, управлякяцие входы элементов И которой подключены к разряд ным выходам реверсивного счетчика, а выходы - ко входу Вычитание реверсивного счетчика,разрядными выходами соединенного с управляющими элементов И второй группы, и торой счетчик, отличающеес яг тем, что с целью повышения точрости и упрощения устройства, оно содержит схему сложения-вычитания, первым входом соединенную со вторым входом устройства, а вторым входомс выходами элементов И второй группы, сигнальными входами подключенными к разрядным выходам второго счетчика, входом подключенного к выходу схемы сложения-вычитания и-ко входу Сложение реверсивного счетчика. Источники и;нформации, принятые во внимание при экспертизе 1.Смолов В.Б. и Фомичев B.C. Аналого-цифровые и цифроаналоговые нелинейные вычислительные устройства; Л. ,. Энергия, 1974, с. 218-219, рис, 9-12. 2.Данчеев В.П. Цифро частотные вычислительные устройства. М., Энергия, 1976, с. 50-51, рис. 2-12 (прототип). ..