Устройство для получения квадратичной зависимости Советский патент 1982 года по МПК G06F7/552 

(Б ) УСТРОЙСТВО для ПОЛУЧЕНИЯ КВАДРАТИЧНОЙ ЗАВИСИМОСТИ

I

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использрвано, в частности в аналого-цифровых преобразователях время-импульсного типа, где кроме преобразования аналог-код необходимо одновременно получить квадрат входной величины, а также в цифровых приборах для определения сред-ч неквадратичного значения случайной величины.

Известно устройство для получейия квадратичной зависимости, содержащее два счетчика, равноименные разряды которых соединены с входами элементов запрета, выходами подключенные к элементу ИЛИ, причем старший разряд первого счетчика подключен к младшему разряду другого Счетчика и второй выход младшего разряда подключен непосредственно к входу элемента ИЛИ Cl.

Однако на выходе этого устройства образуется величина, пропорциональная квадрату входной величины, что неудобно, поскольку впоследствии приходится каким-то образом компенсировать или избавляться от коэффициента пропорциональности для получения квадрата входной величины.

Наиболее близким по своей технической сущности и принципу действия к предлагаемому является устройство, содержащ ее два счетчика, две линии

10 задержки, генератор импульсов, триггер , блок элементов И C2l.

Существенным недостатком этого устройства является То, что его быстродействие зависит от значения

1$

входной величины

- 1)f

ш C nvxac

Ж)

где frvt - частота следования

импульсов генератора; максимальное значение входной величины х; fflc частота следования импульсов входной величины X. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для получения квадратичной зависимости, содержащее первый п-разрядный и второй (n-il)разрядный счетчики, входы установки нуля которых подключены к установоч ному входу устройства, элемент И, выход которого соединен со счетнык входом второго сметчика, вход первого счетчика соединен с входом устррйстаа, группы элементов И, введены (п(-1)-разрядный сумматор, первый и второй ()-разрядные регистры,причем выходы первого счетчика соединены со сдвигом на один разряд вправо с первой группой входов сумматора, первый вход первого разряда которого соединен с входом логической единицы устройства, вторая группа входов сумматора подключена к разряд ным выходам первого регистра, первый вход которого, а также первый вход второго регистра соединены с установочным входом устройства, разрядные выходы сумматора и второго регнстра соединены с первыми входами элементов И соответственно первой и второй группу вторые входы которых подключены соответственно к управляю щему и иьк1 ормационному входам устройства, а выходы элементов И первой и второй групп соединены со вто рыми входами соответственно второго и первого регистров, третий вход первого разряда сумматора соединен входом логического нуля устройства, выход переноса старшего разряда су матора соединен с первым входом эле мента И, второй вход которого подKjfl04eH к управляющему входу устройства. На фиг. 1 изображена функциональ ная схема устройства для получения квадратичной зависимости;на фиг. 2 временная диаграмма управляющих импульсов . Устройство для получения квадратичной зависимости содержит п-разряд ный счетчик 1, (п+1)-разрядный сумматор 2, элемент И 3, (п-1)-разрядны счетчик , группы элементов 5 и 6 И второй и первый регистры 7 и 8, уста новочный вход 9 устройства, информа ционный вход 10 устройства, управляющий вход 11 устройства, входы 12 и 13 логической единицы и логического нуля соответственно. Счетчик состоит из пТ-триггеров, причем выход триггера i го разряда заведен на счетный вход триггера последующего разряда и на первый вход (i+1)-ro разряда сумматора 2 (,п) счетный вход триггера младшего разряда счетчика 1 соединен с входом 10, а вход R установки нуля каждого триггера соединен с входом начальной установки 9. Счетчик 1 предназначен для преобразования последовательности импульсов входной величины в параллельный код. Сумматор 2 состоит из (п+1)-одноразрядных полных комбинационных сумматоров , причем выход, переноса каждого разряда сумматора 2 соединен с третьим входом последующего разряда, а выход переноса старшего разряда соединен с первым входом элемента И 31 вторые входы каждого разряда сумматора 2 соединены с выходами соответствующих разрядов регистра 8, первый и третий входы младшего раз|ряДа сумматора 2 соединены соответственно с входами логической единиЦы 12 и логического нуля 13. Сумматор 2 предназначен для суммирования содержимого счетчика 1 и содержимого регистра 8. Элемент И 3, второй вход которого соединен с входом управления 11, а выход подключен к входу счетчика , предназначен, для форгмирования импульсов переноса, возникающих при переполнении сумматора 2. Счетчик j состоит из (п-1)Т-триггеров, причем выход каждого триггера заведен н счетный вход последующего, а вход R установки нуля каж-. дого триггера соединен с входом начальной установки 9- Счетчик А предназначен для формирования старших разрядов результата Y в случае переполнения cyNwia тора 2. Группа элементов И 5 состоит из (п+1)-элемента И, первый выход каждого из которых соединен с выходом соответствующего разряда сумматора 2, вторые входы соединены с входом управления 11, а выходы соединены с входами S установкой единицы соответствующих разрядов регистра 6.Группа элементов И 5 пр§д азначена для записи содержимого сумматора 2 в регистр 7 при подаче импульса управления X. . Регистр 7 состоит из (п+1) RS-триггеров, входы R установки нул которых соединены с входом начально установки 9f э выходы соединены с первыми входами соответствующих эле ментов И группы 7- Регистр 7 преднаэначе для записи результата очередного суммирования, а после окончания процесса квадратирования регистр 7 содержит (n-t-1) младших разрядов резуль та та Y. Группа элементов И 6 состоит из (п+1) элементов И, второй вход каждой из которых соединен с входом tO а выходы соединены с входами S уста новки единицы соответствующих разря дов регистра 8. Группа элементов И 6 предназначена для передачи содержимого регис ра 7 в регистр 8 при подаче входного импульса X. Регистр В состоит из (п+1) RS-триггеров, входы R установки нул которых соединены с входом начально установки 9. Регистр 8 предназначен для хранения промежуточного результата сложения. Устройство для получения квадратичной зависимости работает следующим образом. В исходном состоянии счетчики 1 , регистры, 7 и 8 находятся в нулевом состоянии.Частота следования fyимпульсов управления Хо по входу управления 11 равна f причем они сдвинуты по фазе р влево относительно входных импульсов О:: на полтакта (фиг.2). Под тактом работы устройства принимается период То сл дования импульсов ЗСо. Таким образом такт включает в себя один импульс последовательности оСо и один импульс последовательности оо К началу первого такта на выходах сумматора имеется комбинация 0...0001. При прохождении импульса управления OSe, по входу управления 11 содержимое сумматора переписывает ся в регистр 7, на выходах которого образуется результат Y 0...0001. Счетчик 4 необходим в случае переполнения сумматора 2 и его выходы образуют старшие разряды .результата ,. При прохождении входного импульса Фо по входу 10, содержимое регистра 7 переписывается в регистр 216 8: 0.,.0001, содержимое счетчика 1 . увеличится на единицу и станет О,..0001, а на выходах сумматора образуется код 6...-0100. Таким образом, при ж 1 Y 1. При прохождении импульса управления Зч во втором такте содержимог сумматора переписывается в. регистр 7: 0...0100. При прохождении входного импульса ао содержимое регистра 8 станет равным 0...0100, содержимое счетчика 1 увеличится на единицу 0...0010, а на выходах сумматора 2 образуется код 0...1001. Таким образом, при X « 2 Y и т.д. Принцип действия устройства основан на последовательном преобразовании каждого К-го импульса из входной последовательности N-импульсов величины о: в код 2 К + 1 (К О, N-1) и последовательном суммировании. Между тем известно, что сумма членов арифметической прогрессии с общим членом 2 К + 1 при , N-1 равна №, т.е. I. СВи.л} Предлагаемое устройство для получения квадратичной зависимости не обладает методической и систематической погрешностью в получении квадрата числа. Объем аппаратурных затрат определяется максимальным значением входной величины ф Число разрядов п счетчика 1 выбирается следующим образом: П IOJlg50M(XKC , где ос.мако , округленное до лижайшей большей степени числа 2. Число разрядов сумматора 2, регистров 7 и 8 выбирается на единицу ольшим, чем п, а число разрядов четчика 4 - на единицу меньшим. Время вычисления устройства опрееляется .величиной да - 2%. де N Т« количество импульсов входной величины период следования импульсов входной величины Техническое преимущество предагаемого устройства для получения квадратичной зависимости по сравнен яо с прототипом состой т. в возможности повышения на несколько порядков частоты входного сигнала при сохранении работоспособности устройства. Формула изобретения . Устройство для получения квадратичной зависимости, содержащее первый п-разрядный и второй (п-1)-разрядный счетчики, входы установки нуля которых подключены к установоч НСМ4У входу устройства, элемент И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, вход перво го счетчика соединен с входом устройства, группы элементов И, о тл и ч а ю щ е в с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него вёедены (П-И)-разрядный сумматор, первый VI второй (n-fl)-разрядные регистры, причем выходы первого счетчика соединены со сдвигом на один разряд вправо с первой группой входов сумматора, первый вход перво го разряда которого соединен с входом логической единицы устройства. 18 вторая группа входов сумматора подключена к разрядным выходам первого регистра, первый вход которого,а первый вход второго регистра соединены с установочным входом устройства, разрядные выходы сумматора и второго регистра соединены с первыми входами элементов И соответственно первой и второй групп,вторые входы которых подключены соответственно к /управляющему и информационному входам устройства, а выходы элементов И первой и второй групп соединены со вторыми входами соответственно второго и первого регистров, третий .вход первого разряда сумматора соединен с входом логического нуля устройства, выход переноса старшего разряда сумматора соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к управляющему .входу устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР М- , кл. G 06 G 7/20, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР К 113563, кл. G 06 F 7/38, 1957 (прототип).

t 55

5 «,

&

0iff.Z