Дифференцирующее устройство Советский патент 1982 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к вычислительной технике.

Известны устройства, в которых производная определяется сравнением кодов, относящихся к соседним интерв.алам времени Cl и С2 .

В одном из этих устройств входной сигнал, представленный частотноимпульсной последовательностью, интегрируется на соседних равных интервалах времени с помощью реверсивного счетчика. Код, получаемый в конце четных интервалов времени, соответствует сглгикенному значению производной 1.

Недостаток устройства - невозможность работы с входными сигналами, представленными число-импульсным кодом. Кроме того, устройство обладает невысокой точностью из-за запаздывания, соответствующего наличию двух интервалов осреднения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дифференцирукицее устройство, содержащее реверсивный счетчик, регистр, генератор импульсов, триггер, формирователь импульсов и элемент задержки. Устройство вырабатывает значение производной в результате интегриро-.

вания импульсной последовательности на двух соседних интервалах и выделения разности 2.

Недостатком этого устройства также является невысокая точность, обусловленная наличием запаздывания в Формировании производной.

Цель изобретения - повышение точности .

10

Поставленная цель достигается тем, что дифференцирующее устройство,содержащее счетчик, регистр и триггер, первый выход которого через формирователь импульсов связан с входом за15писи регистра и с входом элемента задержки, содержит накапливгиощий сумматор и коммутатор,число каналов которого равно числу разрядов счетчика, причем каждый канал коммутатора состо20ит из двух элементов И и одного элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, а выход является выходом соответствующего канала коммутатора, вход-устройства соединен

25 с входом младшего разряда накапливающего сумматора и с первыми входами элементов И коммутатора, вторые входы первых элементов И всех кангшов коммутатора соединены с первым вхо30дом триггера, а их третьи входы - с инверсными выходами разрядов счетчика .соответствующих номеров,вторые входы вторых элементов И всех каналов коммутатора соединены с вторым входом триггера,а их третьи входы - с прямыми выходами соответствующих разря дев счетчика; выход i-ro канала коммутатора соединен с входом ()-ro разряда накапливаюш,его сумматора, управляющие входы Вычитание, Сложение и Обнуление накапливающего сумматора подключены соответственно к первому и второму выходам триггера и к выходу элемента задержки, выход накапливающего сумматора соединен с информационным входом регистра, выход которого является выходом устройства, вход счетчика соединен с шиной тактовых импульсов, а выход переполнения счетчика соединен с входомтриг гера.. На чертеже представлена схема уст ройства. Устройство содержит регистр 1, накапливающий сумматор 2, коммутатор 3, счетчик 4, элемент задержки 5, триггер б, формирователь 7 импульсов Позицией 8 обозначен информационный вход устройства, а 9 - шина тактовых импульсов. Устройство содержит также первый и второй элементы И 10 и 11, элемент ИЛИ 12. Устройство работает следующим образом. На вход 8 поступают пачки импульсов, число импульсов в пачке соответ ствует зйачению входной функции f(t) в данный момент. Вычисление производной базируется на соотношении f-(t) kj tf(x+t)dt. которое воспроизводится в устройстве в дискретной форме. Для этого накапливающий сумматор 2 имеет несколь,ко входов для изменения весового коэффициента, с которых производится сче импульсов. Величина весового коэффициента определяется положением каналов коммутатора 3. В начальный момент регистр 1,сумматор 2 и счетчик 4,о.бнулены: сумматор 2 находится в режиме вычитания, триггер 6 в единичном состоянии,элемен ты И коммутатора 3 ,соединенные с инверс ными выходами разрядов счетчика 4 ,откры ты и входной сигнал умножения в суммато ре 2 на (2-1) .Первый импульс со стробир ющего входа прибавит единицу к содер MOiMor/iy счетчика, а для инверсных выходов это равносильно вычитанию единицы. Элемент ЗИ-ЗИ-2ИЛИ с номеро закроется, Вычитание продолжается, но уже с коэффициентом (21-3) . Следующий импульс со стробирующего входа опять прибавит единицу к содержимому счетчика 4 и т.д. После заполнения счетчика 4 закрываются все элементы И, соедиеннне с инверсными выходами разрядов счетчика 4. Сумматор 2 вычтет последний член с коэффициентом 1. Очередной импульс со входа 9 переполнит и обнулит счетчик 4.Импульс с выхода переполнения счетчика 4 переключит триггер б в нулевое состояние. Сигнал с выхода триггера б установит суммирующий режим сумматора 2. Начнется суммирование входных сигналов сначала с коэффициента 1, а затем, по мере заполнения счетчика, откроются элементы И коммутатора 3, соединенные с прямыми выходами разрядов счетчика, и суммирование продолжается уже с коэффициентами 3,5 и т.д. до (21-1J. Очередной импульс с выхода переполнения счетчика 4 переключит триггер б в единичное состояние. Сигнал с единичного выхода триггера б вновь включит вычитающий режим сумматора 2 и откроет элементы И коммутатора 3, соединенные о инверсными выходами счетчика 4. Передний фронт этого сигнала через формирователь 7 даст разрешение на прием информации с сумматора 2 на регистр 1,а затем после переписи содержимого сумматора 2 в регистр 1 через элемент задержки 5 обнулит сумматор 2. Несмотря на то,что цепи начальной установки отсутствуют, устройство приходит в исходное состояние в худшем случае через время, равное циклу вычисления производной. Технико-экономический эффект от использования изобретения обусловлен повышением точности дифференцирова ния, а также расширением функциональных возможностей, связанных с дифференцированием как число-импульсных, так и частотно-импульсных сигналов. Формула изобретения Дифференцируквдее устройство, содержащее счетчик, регистр и триггер, первый выход которого через формирователь импульсов связан с входом записи регистра и с входом элемента за.держки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит накапливающий сумматор и коммутатор, число каналов которого равно числу разрядов счетчика, причем каждый канал коммутатора состоит из двух элементов И и одного элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, а выход является выходом соответствующего канала коммутатора, вход устройства соединен с входом младшего разряда накапливающего сумматора и с первыми входами элементов И коммутатора, вторые входы первых элементов И всех каналов коммутатора

соединены с первым входом триггера, а их третьи входы - с инверсными выходами разрядов счетчика соответствующих номеров, вторые входы вторых элементов И всех каналов коммутатора соединены с вторым входом триггера, а их третьи входы - с прямыми выходами соответствующих разрядов счетчика, выход i-ro канала коммутатора соединен с «ходом Ci1 )io разряда накапливающего сумматора, управляющие входы Вычитание, Сложение и Обнуление накапливающего сумматора подключены соответственно к первому второму выходам триггера и к выходу

элемента за,цержки, выход ;шкапл1твающего сумматора соединен с информационным входом регистра, выход которого является выходом устройства,вход счетчика соединен с шиной тактовых импульсов, а выход переполнения счетчика соединен с входом триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 351159, кл. G 01 Р 15/00, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР 711586, кл. G Об G 7/18, 1977 (прототип).

t t

J I

1

12

Mg|Mf