Устройство для сравнения чисел Советский патент 1982 года по МПК G06F7/04 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано, например, в устройствах линеаризации характеристик температурных датчиков. Известно устройство для воспроизведения экспоненциальной функции, содержащее двоичный счетчик, первый и второй сумматоры, пересчетную схему, две группы элементов И, элемент задержки. Результат преобразования представляет собой сумму членов разложения в ряд экспоненциальной функции С 1 . Недостатками устройства являются большие аппаратурные затраты, завися щие от количества членов разложения в ряд функции, и пониженная точность обусловленная конечным числом членов ряда. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является устрой ство для вычисления функции у е , содержащее первый счетчик, вход кото рого является входом устройства, а выход каждого разряда первого счетчика соединен с информационным входом соответствующего элемента запрета, управляющий вход которого подключен к выходу соответствующего разряда второго счетчика, выходы всех элементов запрета соединены с входами элемента ИЛИ, счетный вход третьего счетчика соединен с выходом элемента ИЛИ, выход третьего счетчика соединен с входом второго счетчика, а группа входов третьего счетчика является установочными входами устройства 2J, Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности и пониженная точность. Функциональные возможности ограничены узким классом воспроизводимых функций. Цель . изобретения - , расширение функциональных возможностей устройства за счет расширения класса воспроизводимых функций и повышение точности. Поставленная цель достигается тем что в измерительный цифро-частотный функциональный преобразователь содержащий первый и второй умножители час тоты, причем вход первого умножителя частоты соединен с входом преобразователя, установочные входы второго . умножителя частоты соединены с первы ми установочными входами преобразова теля, введены реверсивный счетчик, ключ и арифметический блок, первый вход которого соединён с входной шиной преобразователя, второй вход с первым входом ключа, и выходом первого умножителя .частоты а выход ариф метического блоке подключен к втором входу ключа-,- выход которого соединен с входом второго умножителя час- тоты, выход которого подключен к информационному входу реверсивного сче чика, являющегося одновременно счетчиком результата, установочные входы . которого соединены с вторыми установочными входами преобразователя, а разрядные выходы реверсивного счетчи ка соединены с установочными входами первого умножителя частоты. На,фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 2С( возможный вариант выполнения схемы вычитания импульсных последовательно стей и временные диаграммы, поясняющи ее работу; на фиг. Zd- возможный ва риант выполнения схемы сложения импульсных последовательностей. Преобразователь содержит первый 1 и второй 2 умножители частоты, реверсивный счетчик. 3, арифметический блок k, ключ 5, первые 6 и вторые 7 установочные входы преобразователя. Блок вычитания состоит из D-триггера 8, элемента 9 ИЛИ-НЕ и инвертора 10. Блок сложения содержит элемент 11 ИЛИ и элемент 12 задержки, В преобразователе можно применить серийно выпускаемые отечественной , промышленностью в виде микросхемы двоичные умножители К155ИЕ8 (K133nE8J В качестве реверсивного счетчика 3 может быть применен также серийно выпускаемый и имеющий установочные входы реверсивный счетчик К155ИЕ7 (К133ИЕ7). Представленный на фиг. 2 а блоквычитания предназначен для рабо ты совместно с микросхемами К155ИЕ8 и К155ИЕ7 (К133ИЕ8 и К133ИЕ7). Устройство работает следующим об разом. Первоначально триггер 8 установлен в нулевое состояние. При отсутствии импульсов импульсной последовательости у все импульсы- последовательности X, поступающие на С-вход триггера 8 и один из входов элемента 9 ИЛИ-НЕ проходят на выход элемента 9 так как D-триггер 8 но переключается.Если на D-вход О-триггера 8 поступит полог, жйтельный импульс последовательности у, то отрицательным фронтом импульса последовательности х D-триггер В переключится в единичное состояние и, следующий после импульса, вызвавшего переключение О-триггера 8, импульс последовательности х не пройдет через элемент 9 ИЛИ-НЕ. .Отрицательным фронтом этого импульса D-триггер 8 переключится в нулевое состояние (Q о), если на D-вхЬде будет присутствовать нулевой потенциал, т.е. блок возвращается в исходное состояние. Работа блока вычитания описывается уравнением dv dx - (1) где dv - приращение частотно-импульсной последовательности v; dx - приращение частотно-импульсной последовательности х; dy - приращение частотно-импульсной последовательности у. Работа арифметического блока k при сложении (фиг. 20) описывается уравнениемdv dx + dy. Работа двоичного умножителя описывается уравнением Л г jwr df ; ) где df - приращение частотно-импульсной последовательности на выходе двоичного умножителя; число, записанное в управляющем регистре (код на установочных входах умножителя); dvp - приращение частотно-импульсной последсрвательнрсти, поступающей на вход счетчикаделителя двоичного умножителя;m - коэффициент пересчета счетчиков. Ключ 5 разрешает прохождение на вход умножителя 2 одной из импульсных последовательностей V или у. 59 Рассмотрим работу преобразователя Пусть, внамале через ключ 5 проходит импульсная последовательность у и н проходит импульсная последовательнос v; реверсивный счетчик 3 работает в режиме сложения и в нем предваритель но установлено начальное число а. На вход второго умножителя поступает частотно-импульсная последовательнос X. Частотно-импульсная последователь ность, поступающая на вход ревеосивно го счетчика 3, .обозначена z. Тогда приращения импульсной последовательности на выходе второго умножителя 2 опишутся уравнением где z - текущее значение числа в реверсивном счетчике 3. Последовательность dy, поступающая на вход второго умножителя 2, вы зывает поавление на его выходе импульсной последовательности - где 1/1 - коэффициент умножения второго умножителя 2 (k п/В -коэффициент пересчета счет чика-делителя второго умножителя 2; -числовое значение кода на установочных входах этого умножителя. Эта последовательность (5) поступает на,вход реверсивного счетчика 3 в котором формируется результат преобразованияили, подставив (5) Заменив dy в (7) его значением (it), получаем z а. о - km Продифференцируем (8) и разделим пере менные

zdx

km

dx

(10)

km 1

Пусть теперь арифметический блок i работает в режиме вычитания и через ключ 5 проходит импульсная последовательность V и не проходит импульсная последовательность у. Реверсивный 06 Проинтегрируем (10) г dl f Z О или, обозначив km р, получим окончательноКак отмечено выше а - начальное число, записанное -в реверсивный счетчик 3. Из (14) видно, что для того, чтобы устройство работало, необходимо в реверсивном счетчике 3 записать начальное число а (хотя бы а 1). Иначе если а О, то, чтоб бы мы ни подавали на вход устройства, z будет равняться нулю. Это же следует и из принципа работы двоичного умножителя. Если на установочные входы умножителя поданы нулевые потенциалы, то в любом случае на erq выходе не сможет ПОЯВИТЬСЯ ни один импульс. Формула (3) подтверждает утверждение (если If О, то и df 0). Прототип предназначен для воспроизведения функции z е . Будем считать, что в реверсивный счетчик перед началом преобразования записывается 1. В предлагаемом устройстве применен счетчик, имеющий установочные входы 7. Таким образом в реверсивный счетчик 3 можно записывать необходимое начальное число . И, как следует из изложенного выше, в рассматриваемом режиме работы преобразователь воспроизводит функцию, являющуюся произведением экспоненциальной зависимости на коэффициент Эд. Поэтому при той же абсолютной погрешности округления, что и у прототипа, относит ельная погрешность уменьшается в а раз. Если реверсивный счетчик 3 работает в режиме вычитания, то формула преобразования примет вид 7 сметчик 3 работает в В этом случае где dv - приращения довательнос блока вычит Известно, что dv Таким образом dv dx dv ()d Тогда, подставив лучим Продифференцируе переменные d dx m-z km Интегрируя (21) GO получаем

m-z

m - ар ,

(26)

m г z

X/Kw I

-X/Kkvi

(m

an)e

(27) km

.)t|P

(28)

(m - BO) e

z - m

В режимах, описываемых формулами (k) и (15), преобразователь воспроизводит функции, начинающиеся в точке z а,.

В режимах работы преобразователя, описываемых формулами (29) и (32), начало воспроизводимых преобразователем функций находится в начале системы координат. Действительно, при X равном нулю, z тоже равно нулю. Такие функции особенно необходимы при построении устройств для линеаризации характеристик температурных датчиков.

Таким образом, анализ, проведенный выше, показал, что предлагаемый 0 Следует отметить, что в рассматриваемом режиме работы не обязательно Вреверсивный счетчик 3 записывать предварительно число а, так как при отсутствии импульсов последовательности у через блок 4 вычитания .проходят импульсы последовательности х, которые, пройдя через ключ 5 и второй умножитель 2, формируют в реверсивном счетчике 3 текущее значение числа z. Это подтверждается и формулой (29) которая при ад О принимает вид (1 - ). Вывод формулы при работе реверсивного счетчика 3 в режиме вычитания аналогичен рассмотренному, поэтому приводим окончательную формулу Z m - (m .Для случая, когда блок k работает в режиме сложения импульсных последовательностей, реверсивный счетчик 3 в режиме сложения, а через ключ 5 проходит импульсная последовательность у, формула преобразования имеет вид z (т + а) или, если a О г 1 z m (e - 1) Если же реверсивный счетчик 3 работает в режиме вычитания, а остальные блоки как и раньше то -Х/Р z (т + а)е - m . (33) преобразователь действительно обеспечивает повышение точности по сравнению с прототипом, ,а рассмотренные режимы работы подтверждают, что клас воспроизводимых преобразователем функций значительно расширен. Преобразователь воспроизводит функции (Н (15), (28), (30), (31) и (32) тогда как прототип только функцию .вида У , Технико-экономическая эффективность от внедрения предлагаемого изобретения будет достигнута за счет расширения функциональных возможностей преобразователя и повышения его точности, что позволит улучшить кон структивные и метрологические параметры линеаризирующих устройств, в которых возможно применение преобразователя . Формула изобретения Измерительный цифро-частотный фун циональный преобразователь, содержащий первый и второй умножители частоты, причем вход первого умножителя частоты соединен с входом преобразователя, установочные входы второго умножителя частоты соединены 9 0 с первыми установочными входами преобразователя, отличающийс я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей и повышения точности, в него введены реверсивный счетчик, ключ и арифметический блок, первый вход которого соединен с входной шиной преобразователя, второй вход - с первым входом ключа и выходом первого умножителя , частоты, а выход арифметического блока подключен к второму входу ключа, выход которого соединен с входом второго умножителя частоты, выход которого подключен к информационному входу реверсивного счетчика, являющегося одновременно счетчиком результата, установочные входы которого соединены с вторыми установочными входами преобразователя, а разрядные выходы реверсивного счетчика соединены с установочными входами первого умножителя частоты. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1.Введение в кибернетическую технику, Под ред. Б.Н. Малиновского, Киев Наукова думка., 19792.Авторское свидетельство СССР № , кл, G Об F 7/28, 1379.

ff.f

n

9

Г

ФУ1 2