Устройство для вычисления показательной функции Советский патент 1982 года по МПК G06F7/556 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОКАЗАТЕЛЬНОЙ

1- .- - 2 Изобретение относится к автсинатв-; ке и вычислительной техиике и может-; быть использовано в устройствах Для формирования показательных функций, а также для -воспроизведения аргумен-. та широкого класса функций, в т.ч. и немонотонных, имеющих неодинаковые значения ординат в экстремальных точках . Известно устройство для воспроизведения показательной функции, содержащее нелинейный элемент, вычйтаюмий блок, блок сравнения, клкяи,,рёвер:цифро-анасивный счетчик, дешифратор, логовый преобразователь И управляемый усилитель, соединенный сигнальньал входом с выходом нелинейного элемента и входом блока сравнения, а управ лякадюли входами - с выходами дешифратора и входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен к входу вычитающего блока, соединенного выходом со входом нелинейного элемента, причем выходы блока сравнения через ключи, управляющие входы которых соединены с соответству ющими выходами дешифратора, подключены к входам суммирования и вычитания реверсивного счетчика, соединен.ного выходами с входами дешифратора Ij.i

ФЗШКЦИИ Недостаточная точность указанных устройств обусловлена равномернь характере разбиения воспроизводимой функции на подинтервалы аппроксима-1 ции. Нанбо.пее близким к изобретению является устройство, содержащее прием- . ный регистр, блок регистров кодов опорных точек, блок регистров разностей кодов соседних опорных точек,блок регистров кодов наклонов аппроксями1Х ванных участков, регистр амплитуды, блок формирователей сигналов диапазонов преобразуемого кода, сумма.тор, первый и второй блоки ключей, первый и второй блоки диодных переключателей, блоки генераторов тока, блоки преобразователей тока в напряжение и цифро-аналоговый преобразователь 2 . Однако, известное устройство, ис-пользуемое для воспроизведения по число-импульсному коду аргумента широкого класса функций, характеризуют:ся сложностью конструкций и сложностью в настройке, что в значительной мере снижает йх «функциональные и технические возможности в различных устройствах автоматики и вычислительной :техники.

Целью изобретения является повышение точности вычисления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор, генератор импульсов, дешифратор, цифро-аналоговый преобразователь, фор мирователь импульсов и элемент задержки, вход которого через формирователь импульсов соединен с первым выходом дешифратора, дополнительно введены два регистра, выход первого регистра соединен с первым входом су7 1матора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра и входами цифро-аналогового преобразователя и дешифратора, второй выход которого соединен с информациейньм входом первого регистра, установбчный вход которого соединен со входом сброса устройства и установочным входом второго регистра, инфорялационный вход которого соединен с выходом сумматора, выходы генератора импульсов и элемента задержки соединены с синхровходами соответственно второго и первого регистров,

На чертеже представлена- блок-схема устройства.

Устройство для вычисления показательной функции содержит генератор 1 импульсов, регистры 2 и 3, содержащие D-триггеры 4, дешифратор 5, формироват( б импульсов, элемент 7 задержки, сумматор 8, преобразователь 9 цифро-аналоговый, вход 10 сброса устройства..

В зависимости от требуемой точности воспроизведения показательной функции график ее разбивается на необходимое число участков аппроксимации, длительности каждого ид которых могут . отличаться друг от друга. Йалве для каждого участка аппроксимации находится требуемый шаг (д) квантования по уровню, определяемый числом 1 азрядов в выходном коде устройства. Минимальный шаг квантования определяется потенциальной разрешающей способностью (достижимой, точностью) устройства и равен весу одной единицы младшего разряда (т) цифро-аналогового преобра зователя 9.

Рассмотрим припер, где график показательной функции разбит на четыре аппроксимированных участка, каждый Из которых имеет начало в соответствующих точках показательной функции с абсциссами (Ы), равными О, 7, 10 и 12 ( где N - число импульсов генератора 1, поступивших во времени на вход второго регистра 3), с шагом квантования, соответственно равным т, 2т, Зга и 6т. Формирование управляющих сигналов для смены шага квантования соответствующих участков аппроксимации показательной функции в зависимости от выходного кода perист.ра 3 производится в устройстве с помощью дешифратора 5.

В исходном состоянии за счет присутствия на входе 10 уровня логической единицы все D-триггеры 4 первого и второго регистров 2 и 3, за исключением D-триггера .4 младшего разряда второго регистра 3, находятся в нулевом состоянии, а на выходе цифро-а«алогового преобразователя 9 присутству ет уровень напряжения (га) , соответдтвующий единице младшего разряда второго регистра 3, находящегося в единичном, состоянии.

Так как на выходе первого D-триггера 4 (младший разряд) регистра 3 и на входе переноса сумматора 8 в исходном состоянии присутствукй- логической единицы, то в исходном состоянии на первом S, третьем Зя и последук цих выходах сумматора 8 присутствуют уровни логического нуля, на втором его выходе Sjзаписан уровень логической единицы.

Частота импульсов генератора 1 определяется разрядностью второго регистра 3, а следовательно, и разрядностью цифро-аналогового преобразователя 9, и требуемым временем для вычисления показательной функции.Скважность (0) генератора i для обеспечения надежной работы устройства рекомендуется выбирать из условия , В качестве цифро-аналогового преобразователя 9 в устройстве может быть использован, например, параллельный цифро-аналоговый преобразователь с весовыми регистрами.

Устройство работает следукхцим образом.

С вх.ода 10 снимается запрещающий уровень логической единицы и устанавливается уровень логического нуля, которым разрешается поступление импульсов с генератора 1 на входы синхронизации D-триггёров 4 второго регистра 3. При поступлении первого импульса состояние разрядных выходов сумматора 8 переписывается во второй регистр 3, в котором второй D-триггер 4 перебрасывается в единичное состояние, а все остальные в нулевое состояние. При поступлении последующих шести импульсов с генератора 1 второй регистр 3 и cyjv iaTop 8 работают совместно, как накапливающий двоичный счетчик, а на выходе устройства формируется ступенчатое напряжение с шагом квантования, равным уровню единицы младшего разряда (т) цифроаналогового преобразователя 9.«

После поступления шестого испуль. са на входы регистра 3 и изменения его состояния дешифратор 5 в соответствии с выходные двоичным кодом регистра 3 фо| 1ирует на своих выходах двоичный код, -численное значение которого определяется выражением п - 1 где n может принимать значение1, 2 3 ... и определяет собой коэффициент изменения шага квантования на последуюцих участках аппроксимации воспроизводимой показательной функции. В рассматриваемом примере для второго участка аппроксимации п 2, а формируемый двоичный код на втором выходе дешифратора 5 для этого участка численно равен i. На первом-выходе дешифратора 5 при этом также формируется управляющий сигнал в виде логического перепада напряжения с низкого на высокий, по которому формирователь б формирует короткий импульс положительной полярIHOCTH. Импульс управления с выхода формирователя 6 задерживается на время t в элементе 7 и поступает далее на входы синхронизации первого параллельного регистра 2. При поступлении указанного импульса производится запись двоичного кода дешифратора 5 в регистр 2. Время задержки t, элемента 7 выбирается из условия ( ). t.ci,, где Т и Dy - соответственно период и длительность импульсов генератора 1. Время задержки t необходимо для обеспечения синхронной работы всего устройства в целом. После записи двоичного кода дешифратора 5 в регистр 2 в сумматоре 8 производится суммирование этого кода с записанным в регистре 3, что приводит к изменению двоичного кода на выходе самого сумматора 8. При nocTyn леиии седьмого импульса с выхода гене ратора 1 на входы синхронизации второго регистра 3 производится запись двоичного кода су(Ф(атора 8 в регистр 3, но уже с другим шагом квантования численно равные 2т, что соответствует поступлению на вход регистра 3 ие семи, а восьми импульсов. .С поступлением каждого последукжае.го импульса (восьмого и девятого) состояние регистра 3 будет изменяться не на единицу, а на две едийицы сразу. После поступления девятого импульса на дополнительном выходе дешифратора 5 вновь появляется высокий уровень напряжения, а на его выходах фор мируется двоичный код, численно равный 2, так как в рассматриваемом примере для третьего участка аппроксимации п 3. Аналогично описанному вы.ше производится запись этого кода в регистр 2, суммирование его в сумматоре 8 с кодом второго регистра 3. При поступлении десятого импульса на входы синхронизации регистра 3 вновь производится запись двричного.кода сумматора В в регистр 3 и изменение шага квантования, который становится равным 3т, что соответствует изменению состояния регистра 3 на три единицы сразу. Аналогично описанному выше и .устройстве может производится изменение шага квантования -воспроизводимой функции, причем как в. сторону увеличения, так и в сторону уменьшения в любое число раз. Так, например, в рассматриваемом случае с поступлением двенадцатого импульса шаг квантования устройства становится разнь 6т. На выходе устройства при этом в соответствии с выбранным законом аппроксимации производится формирование показательной функции с методической погрешностью ,ЛК, вызванной квантованием аналоговой величины А (значение показательной функции) по уровню дКяА-.Ntn.m, где N-n-m - „ уровень квантования, ближайший к np€fобразуемой величине зависящий от шага квантования аналоговой величины т, а следовательно и числа разрядов выходного кода. С увеличением разрядов л К уменьшается и находится в диапазонеЛК « { 1 i 0,5).т Выполнение регистров 2 и 3 на Dтригге1 х 4 позволяет в значительной Мере упростить схемотехническое выполнение устройства и реализацию выбранного метода аппроксимации воспроизводимых функций с перет1енным шагом квантования. Выполнение устройства согласно изобретению позволяет производить формирование и воспроизведение как показательных функций, так и широкого класса других функций, что расширяет технические возможности, устройство просто по конструкции, не требует проведения каких-либо настроечных 1И регулировочных работ и обеспечива|ет воспроизведение формируемых функ дий с точностью до 1,5 единиц младiiiero разряда выходного кода. Формула изобретения Устройство для вычисления показательной функции, содержащее сумматор, генератор импульсов, дешифратор, цифроаиалоговый преобразователь, формирователь импульсов и элемент задержки, вход котброго через формирователь импульсов соединен с пёрвьг выходом деишфратора, отличающееся тем, что,, с целью повышения точности вычисления, в него введены два регистра, выход первого регистра -соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра и входами цифро-аналогового преобразователя и дешифратора, второй выход которого соедииен

с информационным входом первого регистра, установочный вход которого . соединен с входом сброса устройства и установочным входом второго регистра, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, выходы генератора импульсов и элемента задержки соединены с синхровходами соответственно второго и первого регистров.

Источники информации, принятые во внимание пРи экспертиэе

1.Авторское свидетельство СССР 542202, кл. G 06 F 7/556, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР

714427, кл. G 06 F 15/31, 1976(прототип).