Устройство для вычисления обратных тригонометрических функций Советский патент 1982 года по МПК G06F7/548 

(5) УСТРОЙСТВО для ВЫЧИСЛЕНИЯ ОБРАТНЫХ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных цифро.вых вычислительных машинах и в устройствах обработки информаци 1.

Известно устройство, содержащее счетчик, квадратор, схемы переноса и другие элементы и предназначенное .для вычисления функции arctg X 1.

Недостатком данного устройства является невозможность воспроизведения тангенсной зависимости частоты от времени, невозможность воспроизведения целых степеней и невозможность вычисления функции arctg , а также низкое быстродействие, так как процесс вычисления производится в нем в несколько тактов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее первый счетчик.

выходы разрядных триггеров которого подключены к сигнальным входам пер1вой 17РУППЫ схем совпадения, управляющие входы которой соединены с выходами разрядных триггеров .второго счетчика и через дешифратор с входом первого ключа, выход которого подключен к первому входу первого сумматора частот, второй вход которого соединен с выходом первой группы схем совпа10дения , а выход через второй ключ подключен к входу второго счетчика, выходы разрядных триггеров которого соединены с управляющими входами второй группы схем совпадения, сигналь15ные входы которой подключены к выходам разрядных триггеров третьего счет-, чика, ,а выход соединен с входом первого Счетиика и предназначено для

20

воспроизведения целых степеней, вычисления функции arctg х и воспроизведения тангенсной зависимости частоты от времени Г 21. 96 Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет возможности вычисления функции arctgx Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее три счетчика, две группы элементов И, два ключа, первый импульсный сумматор и дешифратор, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, информационный вход которого соединен с первым входом частоты устройства, выход первого ключа iсоединен с первым входом первого импульсного сумматора, второй вход которого соединен с выходами элементов И первой группы, сигнальные и уп равляющие входы которых соединены со ответственно с выходами первого и второго счетчиков, входы которых под кЛюмены соответственно к выходам эле ментов И второй группы второго ключа |информационный вход которого соединё с выходом первого импульсного сумматора, сигнальные и управляющие входы элементов и второй группы соединены соответственно с выходами третьего и второго сметчиков, дополнительно введены четвертый учетчик,-третья и четвертая группы элементов И, регист второй импульсный сумматор, импульсныи вычитатель и третий ключ, выход которого соединен, с первым входом второго импульсного сумматора, второ вход и выход которого соединены со.от;ветственно с выходом первого ключа И входом третьего счетчика, инфор мационный еход третьего ключа соединен с выходом импульсного вычислителя, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого импульсного сумматора и ;элементов И третьей группы, управляющие и сигнальные входы которых соединены соответственно с выходами регистра и четвертого счетчика, входы которого соединены с выходами эл1ементов И чет вертой группы, управляющие и сигналь ные входы которых соединены соответственно с выходами регистра и третьего счетчика, управляющие входы второго и третьего ключей соединены с входом задания режима устрбйства. Ha чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство для вычисления обратных тригонометрических функций содержит счетчики 1-, регистр 5, груп пы 6-9 элементов И, дешифратор 10, импульсные сумматоры 11 и 12, импульсный лычитатель 13, ключи Й-16. Устройство работает следующим образом. .; В режиме воспроизведения целых степеней ключи 15 и 1б закрыты, а регистр 5. устанавливается в нулевое состояние, ripvi записи в счетчик 2 числа Ny дешифратор 10 открывает ключ 1 и импульсы входной часто.ты f через сумматор-11 поступают на вход счетчика 3. Частота импульсов на выходе группы 6 элементов Ибуяет определяться выражением..У1у ( гУ NvwVNvr,/ wi . - Я® коэффициент пересчета счетчиковf - частота импульсов на выходе группы 7 элементов И. В режиме вычисления функции arctg х ключ 15 открыт, ключ 16 закрыт, а счетчики 1 и 3 и регистр 5 устанавливаются в нулевое состояние. При этом слетчик 2 работает в вычитающем режиме. В момент после записи счетчик 2 числа.N дешифратор 10 открывает ключ Н, и импульсы входной частоты fo через сумматор 11 поступают на вход счетчика 3- Зависимость между числами N(t) и N3(1), изменяющимися в процессе вычисления соответственно в счетчиках 2 и Зг в данном режиме будет выражаться урав)нением . .(t) dNUi) Vi;,(i)Nj, В момент перехода счетчика 2 в положение О дешифратор 10 закрывает ключ И и процесс вычисления в устройстве завершается. За время, прошедшее с момента открытия ключа 14 до момента его закрытия, число в счетчике 2 изменяется от О, а в счетчике 3 - от О до N.,. Проинтегрировав выражение (6) с учетом пределов изменения переменных, получим dNittr) r dMu(; - r J Ml iii J . vv N -N arcig Тангенсная зависимость частоты от времени воспроизводится в устройстве в режиме вычисления функции arctgx и имеет вид ) где f (t) - частота на входе группы 7 элементов И в режиме вычисления функции arctg X.Ю В вычисления функции arctg ключи 15 и 16 открыты. В регистр 5 записывается число N«, а счетчики 1,3 и в начальный момент устанавливаются в положение О При записи в счетчик 2 числа Ny дешифратор 10 открывает ключ 1, и импульсы входной частоты fj, поступают на вход сумматора 11. Частота импульсов на выходе группы 6 элементов И определяется выра-t жением -. - -ц« (6) fjt) где N(t) - число, изменяющееся в процессе вычисления в счетчике 2; f.(t) - частота импульсов на входе счетчика 3. I Частота импульсов на выходе сумматора 12 равна сумме частот Аа его ,входах f.Ci)( Н Аналогичным образом определяетс частота импулвсов на выходе сумматора 11: I где fc(t) частота импульсов на выходе вычитателя 13. Счетчик 3, регистр 5 И группа 8 элементов И образуют двоичный /умножитель, частота импульсов на выходе которого определяется уравнением f.(t) (t) . Частота импульсов на выходе другого двоичного умножителя, образованного счетчиком , регистром 5 и группой 9 элементов И, определяется выражением С чи ча и из (9 5 за 30 щие ны щим четом выражения (9) будем иметь Частота импульсов на выходе выателя 13 определяется разностью тот на его входах: f5(t) f(t) - f(t). Решая совместно уравнения (8),(11) 12), получим fj(t) Подставляя значения частоты (t) уравнения (13) в уравнения (7) и , получим , «а) Из уравнений (И) и (15) следует исимость fi У1 . % (t) Wwi Частоты f(t) и f (t), поступаю на входы счетчиков 2 и k, связас числами N3(1) и-Rid), содержаися в этих счетчиках уравнениями МаЩ i)---didN Ci) ffe)-Подставляя значения ИЗ уравнений (l6) и (17) в выражение t6},, будем иметь . JJoT dNaCt) ) в момент перехода счетчика 2 в положение О дешифратор 10 закрывает ключ И, и процесс вычисления в устройстве завершается. За время, прошедшее с момента открывания ключа И до момента его закрытия, число в счетчике 2 изменяется, от Мудо О, а в счетчике - от О до Мд. Проинтегрировав выражение (19) с учетом пределов изменения переменны получим ;adMaH)- (-t) Nyv, n N4 N a -cief; (21 Таким образом, благодаря включе йию в состав устройства счетчика, регистра, двух групп элементов И, импульсного сумматора, ключа и импульсного вычислителя, достигнуто расширение класса решаемых устройс вом задач. Формула изобретения Устройство для вычисления обрат-ных тригонометрических функций, со держащее три счетчика, две группы элементов И, два ключа, первый импульсный сумматор и дешифратор, выход которого соединен с управляющим входом первого йлюча;, инфоряационны вход которого соедии н с входом час тоты устройства, выход первого ключа, соединен с первым входом первого импульсного сумяатора, второй вход которого соединен с выходами элемён тов И первой группы, сигнальные и управляющие входы которых соединены .соответственно с выходами первого и второго счетчиков, входы , которых по ключены к выходам элементов И второй группы и второго ключа, инфор,мационный вход которого соединен с выходом первого импульсного сумматора, сигнальные и управляющие входы элементов И второй группы соединены соответственно с выходами третьего и второго счетчиков, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет функции arctg х, в него введены четвертый счетчик, третья и четвертая группы элементов И, регистр, второй импульсный сумматор импульсный вычитатель и третий ключ, вЫход которого соединен с первым входом второго импульсного сумматора, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого ключа и входом третьего счетчика, информационный вход третьего ключа соединен с выходом импульсного вычитателя, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого импульсного сумматора и элементов И третьей группыj управляющие и сигнальные входы которых соединены соответственно с выходами регистра и четвертого счетчика, входы которого соединены с выходами элементов И четвертой группы, управляющие и сигнальные входы которых соединены соответственно с выходами регистра и третьего счетчика, управляющие входы вто- рого и третьего ключей соединены с входом задания режима устройства.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , .кл. G Об р:7/5 8, 1973. 2.Авторское свидетельство ECtP fr , кл. G Об F , 1980 (прототип).