Устройство для умножения Советский патент 1982 года по МПК G06F7/62 

. 1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Известно устройство для умножения частотно-импульсной последовательности, содержащее счетчик, генератор импульсов, триггеры, элементы И и ИЛИ Щ .

Недостатки данного устройства - пониженная точность операции умножения и ограниченный диапазон изменения входных частотно-импульсных сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для умножения, содержащее блок задания коэф4шшента умножения, выход которого подключен ко входу первого регистра, разрядные выходы которого подключены к первым входам элементов И первой грушпл, выходы которых подключены к соответствующим входам первого счетчика, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход подкпк чен ко вторым входам элементов И первой группы, к первым входам первого н второго элементов И, выход второго

элемента И подключен ко входу второго счетчика, разрядные входы которого подключены к выход 1М соответствующих элементов И второй группы, первые входы которых подключены к выходу второго счетчика, а вторые входы подключены соответственно к разрядным выходам второго регистра, разрядные входы которого подключены к соответствующим выходам элементов И третьей группы, первые входы которых подключены к соответствующим разрядным выходам третьего счетчика, первый вход которого подключен к выходу третьего элемента И, входы которого подключены ко входам четвертого элемента И и выходом второго генератора импульсов и первого триггера соответственно, вход первого триггера подключен к первому входу элемента ИЛИ, через первый элетлент задержки ко iBTOpbiKi входам элементов И третьей грутал, через второй элемент задержки ко второму входу третьего счетчика, ко входу второго триггера третий 3 9 элемент задержки и к выходу пятого элемента И, первый вход которого подключен к первому входу устройства и второму входу второго элемента И, второй вход пятого элемента И подключен ко второму входу устройства и первому входу шестого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу третьего триггера,вход которого подключен к выходу седьмого элемента И, 1еовый вход которого подключен к выходу шестого элемента И, а агорой вход подключен к выходу второго триггера, единичный выход третьего триггера подключен к третьему входу второго элемен та И, выход четвертого элемента И через четвертый элемент задержку подключен ко входу четвертого триггера, выход которого подключен к первому входу восьмого элемента И и второму входу первого элемента И, второй вход восьмо го элемента И подключен к выходу второго генератора импульсов, а выход восьмого элемента И подключен к единичному входу пятого триггера, выход которого подключен к третьему входу четвертого элемента И 2 . Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон умножения. Цель изобретения - расширение диапа зона умножения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дешифратор, элемент НЕ, дополнительные счетчик, триггер, элементы И и элемент ИЛИ, вход которого подключен к выходу допол нительного счетчика, первый вход которого подключен к выходу первого дополнительного элемента И, первый вход ко.торого подключен к выходу первого элемента И и первому входу второго дополнительного элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу дополнительного триггера, единичный выход которого подключен ко второму входу пер вого дополнительного элемента И, третий вход которого подключен к первому вход третьего дополнительного элемента И, через элемент НЕ к первому входу четвертого дополнительного элемента И, пер вому входу пятого дополнительного элемента И и выходу дешифратора, вход которого подключен к выходу третьего счетчика, второй вход пятого допрлнитель ного эпемеуга И подключен к выходу пятого элемента И, а выход пятого дополнигельного элемента И подключен к нуле вому входу пятого триггера, единичный P ВХОД которого подключен к единичному входу дополнительного триггера, нулевой выход которого подключен ко второму входу второго дополнительного элемента И, выход KtJTOporo подключен ко второму входу элемента ИЛИ, третий вход которого подключен ко второму входу дополнительного счетчика и выходу третьего дополнительного элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика, вторым входам элементов И второй группы и второму входу четвертого дополнительного элемента И, выход которого подключен к четвертому входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства, выход дополнительного элемента ИЛИ подключен к третьему входу третьего допсотнительного элемента И. На чертеже приведена функциональная электрическая схема устройства. Устройство содержит счетчики 1-4, генераторы 5 и 6 имЯульсов, регистры 7 и 8, дешифратор 9, блок 10 задания коэффициента умножения, триггеры 11 - 16, элементы И 17 - 29, группы элементов И 30 - 32, элементы ИЛИ 33 и 34, элемент НЕ 35, элементы 36 39 задержки, входы 40 и 41 и выход 42 устройства. Предлагаемое устройство работает в двух режимах. В первом режиме работы погрешность умножения определяется погрешностью преобразования периода в код, которая равна отношению входной умножаемой . частоты к частоте заполнения периода входной частоты. При этом в указанном режиме колич ество импульсов N , накапливаемое в счетчике 1 в течение периода входной частоты, больше минимально допустимого количества импульсов N у ,Н.АОП ° торое определяется заданной допустимой погрешностью умножения. В пр(едлагаемом устройстве частота импульсов заполнения периода входной частоты выбирается заведомо меньшей величины. Во втором режиме работы погрешность умноженизя не зависит от погрешности преобразования периода в код и определяется отношением частоты заполнения периода входной частоты к частоте пересчета, задаваемой с выхода счетчика 3. При больших значениях коэффшшента умножения это отношение является малой величиной. В данном режиме работы количество импульсов N меньше HT , . Первый режим работы определяется отсутствием, а второй режим - наличием сигнала на выходе дешифратора 9. Устройство для умножения работает следующим образом. Входные сигналы умножаемой частоты подаются на вход 40. При подаче сигнала разрешения на вхо 41 открывается элемент И 18 и первый импульс входной умножаемой последовательности проходит через указанный элемент, переводит триггер 11 в единичное состояние и через элемент ИЛИ 34 поступает на выход устройства. Ь резуга тате открывается элемент И 21 и на вход счетчика 1 начинают проходить импульсы заполнения периода с выхода генератора 5 импульсов. Заполнение счетчика 1 осуществляется до момента прихода следующего импульса умножаемой последовательности, который обнуляет счетчик 1. В результате этого за интервал времени метсду двумя входными импутпьсами в счетчике 1 образуется информашш, характеризующая код периода умножаемой частоты. С поступлением следующего (второго после подачи сигнала разрешения) импульса умножаемой частоты информация, накопленная в счетчике 1, передается через элементы И группы 30 в регистр 7, где запоминается, а счетчик 1 обнуляется. ,, Необходимый временной сдвиг между мо ментами передачи информации и обнули ния счетчика 1 осуществляется за счет элементов 38 и 39 задержки. Одновременно сигнал с выхода элемен ,. -,т л та И 17 .проходит через элемент И 19 на вход триггера 13, переводя его в еди ничное состояние. В результате запирает ся элемент И 17, .открывается эп&левт И 24 и на вход счетчика 2 начинают подаваться импульсы пересчета с выхода счетчика 3. В первый период входной частоты определяется код периода, внформация о котором далее используется для получения импульсной последоватвго ности умножения частоты. Для получения информации об умноженной частоте в течение первого периода входной последовательности в первом режиме служит cxeXia, состоящая из элементов И 20., 21, 23 и триггеров 14 в 15. После подачи сигнала разрешения на вход 41, на выход элемента И 20 проходит сигна с выхода генератора 5 импульсов. Одновременно импульс с выхода генератора о импульсов подается на вход элемента И 22. С выхода элемента И 20 сигнал через элемент 37 задержзси проходит на счетный вход триггера 14, переводя его в единичное состояние. При этом открывается элемент И 23 и на его выход прокоаят сигналы с--еыхоаа счетчика 3. Указанные сигналы проходят далее через элементы ИЛИ 34 на выход устройства, образуя первые сигналы умноженной последовательности импульсов. При поступлении следующего сигнала с выхода генератора 5 срабатывают триггеры 14 и 15, в результате чегчэ запираются элементы И 20, 22 и 23, что необходимо для нормального функционирования устройства. Сигналы с выхода счетчика 2 через элемент И 28 и элемент ИЛИ 34 подаются на выход 42 устройства, образуя последоватеттьность импульсов умноженной частоты, и на управляющие входы элементов И группы 31. В результате этого информация о коде периода умножаемого сигнала, запомненная в регистре 7, передается через эле,менты И группы 31 в счетчик 2, образуя его исходную уставку. Таким образом, в зависимости от величины кода периода на выходе счетчика. 2 при определенном коэффициенте умножения, т.е. при определенной частоте следования импульсов на его выходе, устанавливается вполне огфеделенная частота импульсов умноженной частоты. Каждый последующий импульс умножаемой частоты осуществляет. периодически сброс старой информации в регистре 7 и запись информации о новом периоде. Получение изменяемой в зависимости от величины коэффициента умножения частоты импульсов на входе счётчика 2 осуществляется с помощью управляемого генератора импул который входят генератор 6 импульсов, счетчик 3 импульсов, элементы. И группы 32 и регистр 8. С выхода генератора 6 последовательность вмпу71ьсов по ступает на вход счетчика 3, где н пересчитывается. Причем коэф()шшент пересчета (Задается Ш1фо1я {ацией с регистра 8 через элементы И группы 32. В регистр 8 информация запвсьгаается с блока 10 задания коэффшшента умножения. Чем.больше величина коэффициенте умножения тем меньше коэффициент пересчета (счетчик 3 работает в режЕме сложения) и тем больше частота на выходе счетчика 3. Сигналы пересчета с выхода счетчика 3 подаются также на управляющие входы элементов И группы 32. В резутштате информация, заломненвая в регистре 8. передается в счетчик 3 в виде исходной уставки, и начинается новый цикл пересчета. При увеличении значения частоты входных сигналов на выходе дешифратора 9 появляется высокий уровень напряжени чем определяется второй режим работы устройства. При этом открывается элемент И 32, закрывается элемент И 31 и подается высокий уровень напряжения на один из входов элементов И 29 и ЗО. При этом первый же сигнал с выхода элемента 18 после момента i-j проходит через элемент И 29 и переводит триггер 15 в нулевое состояние. Это приводит к отяирашио элеглента И 2О. Далее сигнал с выхода ген атора импульсов 5 проходит через элемент 20 и переводит триггер 14 в единичное состояние. При этом открываются элементы И 22 и 23 и через элемент 23 и далее через элемент И 26 на суммирующий вход счетчика 4 начинают проходить импульсы пересчета с выхода счетчика 3. Указанные импульсы суммируются 6 счетчике 4. Импульсы на вход счетчика поступают до момента поступления следующего сигнала с выхода генератора и импульсов, который проходит через элемент И 22 на вход триггера 15, переводя ei4 в единичное сзостояние, и далее переводит триггер 14 в нулевое .состояние, что приводит к запиранию элементов И 22 и 23. Далее описанный процесс периодически повторяется с поступлением каждого последующего импульса входной умножаемой частоты. С поступлением первого же импульса на вход счетчика 4 на выходе элемента ИЛИ За, входы которого свя.зань с разрядными выходами счетчика 4, вырабатываешься высокий уровень напряже ния, в результате чего отпирается элемент И 27 для сигналов с выхода счеттака 2. Указанные сигналы с выхода счет чика 2 проходят на вьосод элемента И 27 и далее на вычтгаюощй вход счетчика 4 и через элемент ИЛИ 34 на выход устройства. При эт прохождение сигналов на выход устройства осуществляется до момента обнуления счетчика 4. В момент обнуления указанного счетчика на выходе элемента ИЛИ 33 исчезает высокий уровень напряжения и элемент И 27 запирается. Далее описанный процесс периодически повторяется. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает существенное расширение диапазона умножения, так как позв ляет поднять верхний предел коэффициента умножения без уменьшения точности. Формула изобретени Устройство для умноженИ5 содержащее блок задания коэффициента умножения, выход которого подключен ко входу первого регистра, разрядные выходь которого подключены к первым входам элементов И первой группы, выходы которых подключены к соответствукшшм входам первого счетчика, вход которого подключен к выходу первого генератора импульсов, а выход подключен ко вторым входам элементов И первой группы, к первым входам первого и второго элементов И, вЪ1ход второго элемента И подключен ко входу второго счетчика, разрядные входы которого подключены к выходам соответствующих элементов И второй группы, первые входы которых подключены к выходу второго счетчика, а вторые входы иэдключены соответственно к разрядным . выходам второго регистра, разрядные входы которсяо подключены к соответствующим выходам элементов И третьей группы, первые входы которых подключены к соответствующим разрядным выходам третьего счетчика, первый вход которого подк 1ючен к выходу третьего элемента И, входы которого подключены ко входам четвёртого элемента И и выходам вто- , pqro генератора импульсов и первого триггера соответственно, вход первого триггера подключен к первому входу элемента ИЛИ, через первый элемент задержки - ко вторым входам элементов И третьей группы, через второй элемент задержш - ко второму входу третьего счетчика, входу второго триггера через третий элемент задержки к выходу пятого элемента И, первый вход которого перввму входу устройства элемента. И, рой вход пятого элемента И подклю м чен ко второму входу устройства и первому входу шестого элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу третьего триггера, вход которого подключен к выходу седьмого элемента И, первый вход которого подключен к выходу шестого элемента И, а второй вход подключен к выходу второго триггера, единичный выход третьего триггера подключен к третьему входу второго элемента И, выход четвертого элемента И через четвертый элемент задержки подключей ко входу четвертого триггера, выход которого подключен к первому входу восьмого элемента И и второму входу первого эл«у1ента И, второй вход восьмого элемента И подключен к выходу второго генератора импульсов, а выход восьмого элемента И подключен к единичному входу пятого триггера, выход которого подключен к третьему входу четвертого элемента И, отличающ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона умножения, в него введены деши4ЧРатор, элемент НЕ, дополнительные счетчик, триггер, элементы И и элемент ИЛИ, вход которого подключен к выходу дополнительного счетчика, первый вход которого подключен к выходу первого дополнительного элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И и первому входу второго дополнительного элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу дополнительного триггера, единичный выход которого подключен ко второму входу первого дополнительного элемента И, третий вход которого подключен к первому входу третьего дополнительного элемента И, через элемент НЕ - к первому входу четвертого дополнительного элемента И, первому входу пятого дополнительного элемента И и выходу дешифратора, вход которого подключен к выходу третьего счетчика, второй вход пятого дополнительного элемента И подключен к выходу пятого элемента И, а выход пятого дополнительного элемента И подключен к нулевому входу пятого триггера, единичный вход которого подключен к еди ничному входу дополнительного триггера, нулевой выход которого подключен ко второму входу второго дополнительного элемента И, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, третий вход которого подключен ко второму входу дополнительного счетчика и выходу третьего дополнительного элемента И, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика, вторым .входам элементов И второй группы и второму входу четвертого дополнительного элемента И, выход которого подключен к четвертому входу элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства, выход дополТЕШтельного элемента ИЛИ подключен к третьему входу третьего дополнительного элемента И.

Источники информашш, принятые во внимание при экспертизе

, 1. Авторское сввдетеяьство СССР NS 2473Б9, кл. Q 06 F /44, 1969. 2. Авторское свидет льство СССР № 446879, Kit. Q. 06 F 7/44, 1974 (прототип).

J /4

m-i gH tt

°У-РП

Т . i g СмЗп

Т