Устройство для вычисления показателя экспоненциальной функции

.87, Бюл, У 33тут электродинапроблем моделиАН УССРаранов и В.Л.Ба(088.8) и АН УССРания в нергетике 72) Г.Л.Б 53) 6813 ов 56) Автор 824230,Авторск 1129611, Авторск 1270770,о СССР1980.СССР1983.СССР1985. идетельст 6 Г 7/24, етельство 0 Г 7/55 етельство 06 Р 7/55 л. 0е свидкл. С свл. ия значной А ции времени стой, завиран ни авенике в сч споненты,СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ВЪЧИСЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОЙ ФУНКЦИИ(57) Изобретение относится к областиавтоматики и вычислительной техникии может быть использовано при исследовании процессов различной физической природы,описывающихся экспоненциальной функцией, Цель изобретения -расширение области применения за сче обеспечения вычисления показателяубывающей или возрастающей экспоненциальной функции с произвольным установившимся значением. Устройствосодержит два пороговых элемента, пробразователь аналог-длительность импульса, два генератора одиночных импульсов, четыре Ю-триггера, Б-триггер, два сумматора-вычитателя, шесткоммутаторов, три регистра сдвига,.счетчик, группу элементов индикацииделитель частоты, десять элементовИ, шесть элементов ИЛИ, три элементНЕ, элемент задержки, блок управления. Устройство работает в двух режимах. В основе вычисления лежит сравнение интегральног экспоненциальной време на определенном интерв априорно-заданной конс сящей от значений функ цах интервала, по дост ства этих двух величин фиксируется показатель 4 ил.ства,код. 55 Единичный сигнал прямого выхода триггера 5 через элемецт 44 задержки ца длительность тактового импульса снимает блокировку элемента И 33, через который на информационный вход делите,пя 10 частоты поступает последовательность импульсов с и-го выхода распределителя 50 импульсов, прошедших через элемент 60 задержки и ключ 63 блока 45 управления.Выходной импульс делителя 10 частоты через элемент ИЛИ 25 вновь запускает преобразователь 11 аналог - длительность импульса, который вновь формирует импульсный сигнал, длительность которого пропорциональна текущему значению напряжения на информационном входе 46 устройства. На выходе элемента И 31 вновь формируется пачка импульсов, количествокоторых пропорционально текущему зцачению напряжения на информационномвходе 46 устройства. Сумматор-вычитатель 2 1 к двоичному коду предыдущего значения экспонецциальной функции, сдвигаемому с выхода регистра18 сдвига под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления, прибавляет количество импульсов, пропорциональное текущему значению экспоненциальнойфункции, а результат суммированиязаписывается, начиная с младшего разряда, в регистр 18 сдвига за времяи тактов,В дальнейшем устройство работаетаналогичным образом, а в регистре 18сдвига накапливается двоичный код,значение которого пропорциональноинтегралу от аналогового сигнала экспоненциальной Функции, действующего на информационном входе 46 устройТак будет продолжаться до тех пор,пока не сработает пороговый элементпри достижении аналоговым сигналомэкспоненциальной Функции уровня эталонного напряжения Г, В этом случае на выходе порогового элемента 1формируется нулевой сигнал, которыйФормирует на выходе элемента НЕ 42единичный сигнал, запускающий черезкоммутатор 13 генератор 4 одиночныхимпульсов, Выходной сигнал генератора 4 одиночных импульсов через коммутаторы 16 и 17 устанавливает в единичное состояние соответственно триггеры 9 и б,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 К этому мзГецту времен ц реРст ре 18 сиига скап:И 3 летия цочцлй код, значение которого пропорциоцальцо интегралу от аналогового сигнала экспоцецциальцой Функции на интервале времени между событиями перехода входным напряжением уровней Б и 1 эталонного напряженияВ регистре 20 сдвига к этому момету времени содержится тот же двоичный код, который с выхода регистра 18 сдвига через сумматор-вычитатель 2 1 под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления записался в регистр 20 сдвига при нулевом состоянии триггера 6, Установка триггера 6 в единичное состояние переводит регистр 20 сдвига в режим хранения двоичного кода, значение которого пропорционально интегралу экспоненциальной функции между двумя уровнями эталонного напряжения, Двоичный код запоминается в регистре 20 сдвига динамическим способом за счет циркуляции кода под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления с выхода регистра 20 сдвига на его информационный входТриггер 9 устанавливается в единичное состояние на время и тактов и сбрасывается в нулевое состояние импульсом выхода элемента 60 задержки блока 45 управления. Единичный сигнал прямого выхода триггера 9 переключает коммутатор 15 на время и тактов в состояние, при котором выход элемента ИЛИ 53 блока 45 управления подключается ко входу сумматора-вычитятеля 22, через который в регистр 19 сдвига под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления записывается двоичный код величины 0 - Б, установленный ца коммутаторе 51 блока 45 управления. Спустя и тактов коммутатор 15 подключает вход сумматора-вычитателя 22 к выходу регистра 19 сдвига, в котором запоминается динамическим способом двоичный После установки триггера б в единичное состояние за каждые и тактов работы устройства, где и - количество разрядов регистров 18-20 сдвига, выполняется один цикл суммирования сумматором-вычитателем 21 двоич(5) ных копов регистров 18 и 20 сдвига,так как коммутатор 14 при единичномсостоянии триггера 6 подключает выход регистра 20 сдвига ко второму5входу сумматора-вычитателя 21, первый вход которого подключен к выходу регистра 18 сдвига. Поскольку выход сумматора-вычитателя 21 соединенс информационным входом регистра 18 1 Осдвига, то в нем накапливается двоичный код, равный произведению количества циклов суммирования на величину двоичного кода регистра 20сдвига. В это время счетчик 23 выполняет подсчет количества цикловсуммирования двоичных кодов сумматором-вычитателем 21, так как черезкаждые и тактов на его счетном входе действуют импульсы последовательности первого выхода распределителя 50 импульсов блока 45 управления,поступающие через элемент И 32, открытый единичным сигналомпрямого выхода триггера 6. 25Так будет продолжаться до техпор, пока двоичный код, накапливаемый в регистре 18 сдвига, не достигнет или превысит двоичного кодавеличины Бг - Б хранящегося в регистре 19 сдвига, Если двоичный кодв регистре 18 сдвига достигнет или превысит двоичный код регистра 19 сдвига,то на одном из выходов равенства илипревышения узла 52 сравнения блока45 управления сформируется единичный сигнал, который откроет одиниз элементов И 55 или 56 блока 45 .управления. Импульс последовательности и-го разряда распределителя 50 40импульсов блока 45 управления черезодин из элементов И 55 или 56, элемент ИЛИ 54 блока 45 управления поступит на К-вход триггера 6 и установит его в нулевое состояние, прикотором блокируется элемент И 32,В счетчике 23 зафиксируется значение показателя убывающей экспоненциальной Функции, которое индицируется группой элементов 24 индикации.Показатель убывающей экспоненциальной Функции определяется на основании соотношенияСгф", По -мС)Б е йе = - о (ео06с,М, 5 ) 1 ъ Н (б -) (б) 1 по достижении которого узел 52 сравнения блока 45 управления останавливает процесс вычисления показателяЫ экспоненциальной Функции в счетчике 23,Масштабный коэффициент М г выбирается из соотношения (3) и учитывается при установке двоичного кода величины Пг - О, на коммутаторе51 блока 45 управления путем сдвигакода на ш - 1 разряд в сторону старших разрядов, где ш = 1, 2, З,гУзел 52 сравнения (Фиг.З) блока45 управления работает следующим образом,В исходном состоянии триггеры 83и 84 находятся в нулевом состоянии,в которое их устанавливает через каждые и тактов последовательность импульсов выхода элемента 60 задержкиблока 45 управления, поступающаяна вход 93 сброса. На синхронизирующие входы триггеров 83 и 84 по шине92 поступает последовательность тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления,Каждые и тактов узел 52 сравненияосуществляет поразрядное сравнениедвух последовательных двоичных кодов,поступающих, начиная с младшего разряда, на информационные входы 90 и 91.Если на входе 91 действует сигнал логической единицы, на входе 90 -сигнал логического нуля, то на выходе элемента И 85 формируется сигналлогической единицы, устанавливающийтриггер 83 в единичное состояниеи сбрасывающий триггер 84 в нулевоесостояние. Если на входе 91 действует сигнал логического нуля, а на входе 90 сигнал логической единицы, то на выходе элемента И 86 формируется сигнал логической единицы, устанавливающий триггер 84 в единичное состояние и сбрасывающий триггер 83 в нулевое состояние,В случае комбинаций кодов 00 и 11 на входах 90 и 91 на выходах элементов И 85 и И 86 действуют сигналы логического нуля, а триггеры 83 и 84 сохраняют предшествующее состояние.21 13Если двоичный код, поступающийпо входу 91, превышает двоичный код,действующий на входе 90, то спустяи тактов триггер 83 находится в единичном состоянии и на выходе 94 действует сигнал логической единицы,В случае равенства двоичных кодовтриггеры 83 и 84 сохраняют нулевоесостояние и на выходе 95 элементаИЛИ-НЕ 87 формируется сигнал логиче,ской единицы,Если двоичный код на входе 91меньше двоичного кода на входе 90,то спустя п тактов триггер 84 находится в единичном состоянии и навыходе 96 действует сигнал логической единицы, 34990 10 распределителя импульсов блока управления соединен с первыми входами первого и второго элементов И, и-й выход распределителя импульсов подключен к первым входам первого и второго элементов И блока управления и через первый элемент задержки блока управления подсоединен к первому информационному входу второго ключа и к входу сброса узла сравнения, выход равенства и выход превышения которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И блока управления, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входамивторого элемента ИЛИ блока управления, выход которого соединен с К20 25 30 40 45 50 55 Формула изобретения Устройство для вычисления показателя экспоненциальной функции, содержащее первый и второй пороговые элементы, первый и второй генераторы одиночных импульсов, делитель частоты, преобразователь аналог - длительность импульса, первый и второй К 8- триггеры, Я-триггер, первый, второй, третий и четвертый коммутаторы,первый и второй регистры сдвига, первый сумматор-вычитатель,счетчик, блок элементов индикации, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый элемент ИЛИ, первый и второй элементы НЕ, элемент задержки и блок управления, содержащий генератор импульсов, распределитель импульсов, коммутатор, узел сравнения, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, первый элемент задержки, первый элемент НЕ, первый, второй и третий ключи, выход генератора импульсов соединен с входом распределителя импульсов, с тактовым входом узла сравнения и с входами синхронизации первого и второго регистров сдвига, установочные входы которых соединены с входом логического нуля устройства, и выходов распределителя импульсов (где ив количество разрядов регистров сдвига) соединены с соответствующими информационными входами коммутатора, управляющий вход которого соединен с входом задания начального кода устройства, и выходов коммутатора соединены с соответствующими входами преного элемента ИЛИ, первый выход входом второго КЕ-триггера, вьгходпервого ключа соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ блока управления и установочными входамисчетчика и делителя частоты, управляющие входы первого и второго ключейсоединены с входом задания режимаработы устройства, управляющий входтретьего ключа соединен с входом задания вида экспоненциальной функцииустройства, первый информационныйвход третьего ключа соединен с выходом первого элемента НЕ блока управления, вход которого подключен квходу логического куля устройства,вторые информационные входы ключейблока управления соединены с входом логического нуля устройства, выходвторого ключа блока управления соединен с тактовыми входами первого ивторого генераторов одиночных импульсов и первым входом третьего элемента И, выход третьего ключа блока управления соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, информационный вход устройствасоединен с первыми входами первогои второго пороговых элементов и синформационным входом преобразователя аналог - длительность импульса,второй вход первого порогового элемента соединен с входом задания первого эталонного напряжения устройства, вход задания второго эталонногонапряжения устройства соединен с вторым входом второго порогового элемента, выход которого соединен спервым информационным входом второго коммутатора и через первый элементНЕ с первым информационным входом пер 131599024первого коммутатора, выход первогопорогового элемента соединен с вторым информационным входом первогокоммутатора и через второй элементНЕ с вторым информационным входомвторого коммутатора, выходы первогои второго коммутаторов подсоединенысоответственно к входам запускапервого и второго генераторов одиночных импульсов, выход первого из которых подсоединен к первому входупервого элемента ИЛИ и к Б-входу первого КБ-триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и через элемент задержки с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен кинформационному входу делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу запуска преобразователя аналог - длительность импульса, выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, прямой выход второго КБтриггера соединен с управляющим вхо 1015 2025 дом третьего коммутатора и с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами блока элементов индикации, выход третьего коммутатора соединен с первым информационным входом первого сумматора-вычитателя, выход которого соединен с информационным входом первого регистра сдвига, выход которого соединен с вторым информационным входом первого сумматора-вычитателя, прямой выход Б-триггера соединен с управляющим входом четвертого коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет вычисления показателя для убывающей или возрастающей экспоненциальной функции с произвольным установившимся значением, в него введены второйсумматор-вычитатель, третий регистр сдвига, пятый и шестой коммутаторы, третий и четвертый КБ-триггеры, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы ИЛИ, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый элементы И, третий элемент НЕ, а в блок управления введены второй и третий элементы НЕ и второй элемент задержки, подключенный входом к прямому выхо 30 35 40 45 50 55 ду второго КБ-триггера, а выходом к третьим входам первого и второго эле - ментов И блока управления,п-й выход распределителя импульсов соединен с первым входом девятого элемента И и через второй элемент НЕ блока управления соединен с первыми входами шестого и седьмого элементовИ, выход третьего ключа соединен спервым входом четвертого элемента ИЛИ и с управляющими входами пятого и шестого коммутаторов и через третий элемент НЕ блока управления соединен с вторым входом седьмого и первым входом восьмого элементов И, ш-й выход распределителя импульсов блока управления соединен с вторым входом восьмого элемента И, выход генератора импульсов блока управления соединен с входом синхронизации третьего регистра сдвига, выход второго ключа блока управления под- соединен к первому входу десятогоэлемента И, выход первого элементаНЕ блока управления соединен с первым информационным входом первого ключа, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регистров сдвига и с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с К-входами первого и третьего КБ-триггеров, выход первого элемента задержки блока управления соединен с К-входом Б-триггера, выход второго элемента ИЛИ блока управления соединен с К-входом четвертого КБ-триггера, выход первого элемента ИЛИ блока управления соединен с первым информационным входом четвертого коммутатора, выход которого соединен с первым информационным входом второго сумматора-вычитателя,первый выход которого соединен с первым информационным входом узла сравнения блока управления и с информационным входом второго регистра сдвига, выход которого соединен с вторым информационным входом четвертого коммутатора, второй выход второго сумматоравычитателя подключен к второму входу девятого элемента И, выход которого подсоединен к Б-входу четвертого КБ- триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом десятого элемента И и с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подсоединен к выходу делителя частоты,соединен с Я-входом второго КН-триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом третьего регистра сдвига, выход которого соединен со своим информационным входом и с первьм информационным входом третьего коммутатора, второй информационный вход которого подсоединенк выходу первого элемента И, выход первого сумматора-вычитателя соединен с установочным входом третьего регистра сдвига, выход первого реги - стра сдвига соединен с вторым информационным входом узла сравнения блока управления, выход первого гецератора одицочпх импульсов соединенс Б-входом третьего КБ-триггера, прямой выход которого соединен с третьим входом седьмого элемента И, выход которого соединен с первым нходомуправления режимом первого суммато 15 20 25За выход четвертого л мецтд И с оеди - нен с первым ицформдциоццым нхолом пятого коммутатора, выход которого соединен с Б-нхлом 5-три герд и свторым Входом н торого элеме цтд И,1 И выход второго г ецердторд оЛицочцых импульсон соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, с нторьм информационным входом пятого коммутдто ра и с первьм ицформдциоццым цхолм шестого коммутатора, выход которого 26рд - ньц итд ти 11 с р(;.1 1 х(лом пят) ГО .с мента 111 И. орй ихи которого цолсцлицец к иццерсцому выходу первого КН - тригг рд, д ньхол пятого эле - мента ИИ соединен с первым нхолом упрднлецил режимом второго сумматорд - нычтдтеля пверсцьй выход тре - тьего КН-триггера соединен с первым входом 1 ятого и вторым входом шестого элементов И, ньхол последнего из которых соедицец с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом управления режимом первого сумматора-вычитдтеля, прямой выход первого Ю - триггера подсоединен к первому входу шестого элемента ИЛИ и к второму входу пятого. элемента И, выход которого соединен с Вторым входом управления режимом второго сумматора-вычитателя, выход преобразователя аналог - длительность импульса соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего элемента НЕи с третьим входом восьмого элемента И, выход которого соединен с вторым информационным входом второго сумматора-нычитателя, выход третьего элемента НГ соединен с третьим входом десятого элемента И, выход которого соединен с вторым информационным входом шестого коммутатора..Зимокосов оррект Заказ 4048 б 72 Подписо комитета СССР и и открытиишская наб.,4/5 1 роизводственно-полиграфическое предприятие город, ул,Проектна Т ВНИИПИ Гос по делам 35, Москва113Изобретение отцосится к автоматике и вычислительной техцике и может быть использовано при исследовании процессов различной физической при-. роды, которые описываются экспоценциальной функцией,Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения вычисления показателя для убывающей или возрастающей экспоценциальной функции с произвольным установившимся значением. На Фиг.1 изображена структурнаясхема устройства для вычисления показателя экспоненциальной функции;ца фиг,2 - структурная схема блокауправления; на Фиг.3 - структурнаясхема узла сравнения; цл Аиг.4временные диаграммы: д - убывающей,о - возрастающей экспоценциальныхфункций,Устройство для вычисления показателя экспонецциальной функции содержит пороговые элементы 1 и 2,генераторы 3 и 4 одиночных импульсов, КБ-триггеры 5-8, 8-триггер 9,делитель 10 частоты, преобразователь11 аналог - длительность импульса,коммутаторы 12-17, ре "стры 18-20сдвига, сумматоры-вычитатели 21 и22, счетчик 23, блок 24 элементовиндикации, элементы ИЛИ 25-30, элементы И 31-40, элементы НЕ 41-43,элемент 44 задержки, блок 45 управления, информационный вход 46 устройства, входы 47 и 48 задания первого и второго эталонного напряжения соответственно,Блок 45 управления (фиг,2) содержит генератор 9 импульсов, распределитель 50 импульсон, коммутатор 51,узел 52 сравнения, элементы ИЛИ 53 и54, элементы И 55 и 56, элементыНЕ 57-59, элементы 60 и 61 задержки, ключи 62-64, информационные входы 65 и 66, вход 67 задания начального кода, вход 68 задания режимаблока, управляющий вход 69, вход 70задания вида экспонецциальной Функции, выходы 71-82,Узел 52 сравнения (фиг.З) содержит 1 К-триггеры 83 и 84, элементыИ 85 и 86, элементы ИЛИ-НЕ 87, элементы НЕ 88 и 89, информационныевходы 90 и 91, вход 92 синхронизации, вход 93 сброса, выход 94, выход 95 равенства и выход 96 прени 15990жеция кодл ца входе Э 1 Относительно кОдл цл входе 90,Устройство для вычисления показателя экспонецциапьцой функции работает следующим образом.В исходном состоянии ключом 62блока 45 управления подключают выход 10 15 0 5 30 35 40 45 50 55 элемента НЕ 57 к входу элемента ИЛИ 54, к устлновочнь)м входам делителя 10 частоты, счетчика 23, к управляющим входам регистров 18 .и 19 сдвига и к входам элементов ИЛИ 26 и 27, Сигнал логической единицы, действующий на выходе элемента НЕ 57 блока 45 управления, устанавливает в нулевое состояние делитель 10 частоты, счетчик 23 и через элементы ИЛИ 26 и 27 - триггеры 5 и 7. Сигнал логической единицы с выхода элемента НЕ 57 блока 45 управленияпоступает также через ключ 62 и элемент ИЛИ 54 на К-входы триггеров 6 и 8, устанавливая их в нулевое состояние,Регистры 18 и 19 сдвига устанавливаются в нулевое состояние под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления, так как на управляющих входах регистров 18 и 19 сдвига действует сигнал логической единицы, а на их установочных входах - сигнал логического нуля. Регистр 20 сдвига устанавливается в нулевое состояние поддействием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления, так как на его управляющем входе действует единичный сигнал инверсного выхода триггера 6, а на его установочном входе - нулевой сигнал, поступающий с выхода регистра 18 сдвига через сумматор-вычитатель 2 1.В исходном состоянии на выходе ключа 63, блока 45 управления действует сигнал логического нуля, который, поступая на тактовые входы генераторов 3 и 4 одиночных импульсов, блокирует их работу.Генератор 49 импульсов блока 45 управления формирует последовательность тактовых импульсов частоты Г, из которых п-разрядный распределитель 50 импульсов, где и - разрядность регистров 18-20 сдвига, формирует п последовательностей импульсов частоты Г/п, Соседние последовательности сдвинуты друг относительно друга на время 1/Г.5990 3133Последовательность импульсов п-го выхода распределителя 50 импульсов задерживается элементом 60 задержки на время, равное длительности тактового импульса генератора 49 импульсов и поступает на К-вход триггера 9, устанавливая его в нулевое состояниеТриггеры 83 и 84 узла 52 сравнения устанавливаются в нулевое состо 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 яние также последовательностью импульсов, действующих на выходе элемента 60 задержки блока 45 управления.После установки устройства в исходное состояние ключом 64 блока 45 управления задают режим вычисления показателя экспоненциальной функции.В режиме вычисления показателя возрастающей экспоненциальной функции на выходе ключа 64 действует сигнал логического нуля, который формирует на выходе элемента НЕ 59 сигнал логической единицы.В этом режиме устройство работает следующим образом.На коммутаторе 5 1 блока 45 управления, вып:.лненного, например, в виде электронного коммутатора, управляемого по входу 67, или в виде клавишного переключателя, устанавливают двоичный код, пропорциональный разности 2 Б - Б 1 удвоенного значения уровня эталонного напряжения П и уровня эталонного напряжения УКоммутатор 51 блока 45 управления в соответствии с заданным двоичным кодом подключает необходимые выходы распределителя 50 импульсов ко входам элемента ИЛИ 53.Импульсный сигнал с каждого выхода распределителя 50 импульсов совпадает с моментом считывания соответствующего разряда двоичного кода с вы- ходов регистров 18-20 сдвига, содержащих каждый по и разрядов.После установки заданного значения двоичного кода на коммутаторе 51 на выходе элемента ИЛИ 53 формируется последовательный двоичный код, пропорциональный величине 2 У - Б,.На входы 47 и 48 устройства от источников эталонных напряжений подают два уровня эталонного напряжения Б, и Б Й ) Б,).Ключом 63 блока 45 управления подключают выход элемента 60 задержки к тактовым входам генераторов 3 и 4 одиночных импульсов и к входам элементов И 33 и 40, С помощью ключа 62 блока 45 управления снимают сигнал установки устройства в нулевое состояние.На информационный вход 46 устройства подается аналоговый сигнал в виде напряжения, изменяющегося по закону Бц = У, (1 - е " ), где Б- произвольное установившееся значение, заранее неизвестное.В исходном состоянии на выходах пороговых элементов 1 и 2 действуют сигналы логического нуля, которые через коммутаторы 12 и 13 соответственно поступают на входы запуска генераторов 3 и 4 одиночных импульсов. В режиме вычисления возрастающей зкспоненциальной функции сигнал логичекого нуля, действующий с выхода ключа 64 блока 45 управления на управляющих входах коммутаторов 12 и 13, поддерживает их в состояниях, при которых выходы пороговых элементов 1 и 2 подключены соответственно к входам запуска генераторов 3 и 4 одиночных импульсов.Как только входное напряжение, действующее на информационном входе 46 устройства, достигнет уровня пер-, вого эталонного напряжения 1) (фиг.4), на выходе порогового элемента 1 появ- ляется сигнал логической единицы, который через коммутатор 12 запускает генератор 3 одиночных импульсов, выделяющий одиночный импульс из последовательности импульсов, поступающих через ключ 63 с выхода элемента 60 задержки блока 45 управления. Импульс генератора 3 одиночных импульсов устанавливает триггеры 5 и 7 в единичное состояние и через элемент ИЛИ 25 запускает преобразователь 11 аналог - длительность импульса.,Единичный сигнал прямого выхода триггера 5 снимает блокировку элемента И 3 1 и через элемент ИЛИ 30 открывает элемент И 38, а через элементы ИЛИ 30, НЕ 43 блокирует элемент 40.Единичный сигнал прямого выхода триггера 7 открывает элемент И 37, на выходе которого формируется единичный сигнал, устанавливающий сум- матор-вычитатель 21 в режим вычита- ния, а через элемент ИЛИ 29 - сумматор-вычитатель 22 в режим вычитания. Нулевой сигнал инверсного выхода триггера 7 блокирует элементы35990 513И 35 и 36. Дпя блокировки сигналязаймя на и-Ом такте элемент И 37 блокируется в и-х тактах последовательностью импульсОВ фОрмируемых иа Выходе элемента ПЕ 58 из импульсови-го Выхода ряспредепеителя 50 импульсон блока 45 управления.Единичный сигнал прямого выходатриггера 5 спустя Время задержки,равное длительности тактового импульса генератора 49 импульсов блока 45управления, поступает с выхода элемента 44 задержки на элемент И 33, через который на информационный входдейителя 10 частоты начинает поступать последовательность импульсови-го выхода распределителя импульсов,действующая через ключ 63 и элемент60 задержки блока 45 управления.После запуска на выходе преобразователя 11 аналог - длительностьимпульса формируется импульс, длительность которого пропорциональнааналоговому сигналу, действующемуна информационном входе 46 устройства. Выходной импульс преобразователя11 аналог - длительность импульсаформирует на выходе элемента И 31пачку импульсов с первого выхода распределителя 50 импулд.1 В блока 45 управления. Количество импульсов в пачке, действующей на выходе элементаИ 31, пропорционально входному аналоговому сигналу на информационномвходе 46,Коммутатор 14 при нулевом сигнале,действующем на прямом выходе триггера 6, подключает выход элемента И 31,к Вычитдющему входу сумматора-вычитателя 21, на вход уменьшаемого которого сдвигается под действиемтактовых импульсов генератора 49импульсов блока 45 управления начальный нулевой код регистра 18 сдвига.Первый импульс пачки с элементаИ 31 формирует на выходе сумматоравычитателя 21 последовательный дополнительный код 11111, которыйпод действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления за время и тактов сдвигаетсяв регистр 18 сцвига, начиная с младшего разряда. Спустя п тактов,поддействием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления с выхода регистра 18 сдвига считывается дополнительный код 11111,из которого вычитается Второй им 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пульс пачки г Вг. ддВ и пд ПРе упьтдт Вычитания 1110 с Выходл сумматора пычитлтеля 21 зд Времяи тдктОВ ВИОВь Вдвигается н регистр18 сдвига, и тяк далее,Таким образом, В регистре 18 сдвига формируется дополнительный двоичный код, величина которого соответствует Количеству импульсов в пачкена выходе элемента И 31 или пропорциональна текущему значению напряжения, действующему на информационном входе 46 устройства.Спустя некоторое время после окончания действия первого импульса навыходе преобразователя 11 аналогдлительность импульса на выходе делителя 10 частоты формируется импульс, который через элемент ИЛИ 25вновь запускает преобразователь 11аналог - длительность импульса. Коэффициент деления делителя 10 частоты выбирается таким образом, чтобыпериод следования выходных импульсов делителя 10 частоты был большедлительности Выходного импульса преобразователя 11 аналог - длительность импульса для максимальногоуровня эталонного напряжения 0, Поэтому во время изменения входногоаналогового сигнала между уровнямиэталонных напряжений Ц и Бочередной импульс на выходе делителя10 частоты формируется только послеокончания действия предыдущего импульса на выходе преобразователя 11аналог - длительность импульса.С помощью сумматора-вычитателя 21из дополнительного двоичного кода,величина которого соответствует значению входного напряжения в предыду -щем цикле опроса, вычтется количество импульсов, соответствующее текущему значению Входного напряжения,а последовательный дополнительныйкод результата вычитания запоминается в регистре 18 сдвига динамическимспособом за счет циркуляции кода свыхода регистра 18 сдвига на егоинформационный вход через сумматорвычитатель 21 под действием тактовыхимпульсов генератора 49 импульсовблока 45 управления,Таким образом в регистре 18 сдвига накапливается дополнительный двоичный код, знд сение которого пропорционально интегралу от аналоговогосигнала возрастающей экспоненциаль5990 40 45 50 133 цой функции, действующей ца ццформациоццом входе 46 устройства.Одновременно с этим в регистре 19 сдвига формируется дополнительный двоичный код, значение которого соответствует интервалу времени с момента с 1 срабатывания порогового элемента 1 до текущего момента времени гДействительно, нулевой сигнал с прямого выхода триггера 9 поддерживает коммутатор 15 в состоянии, при котором выход регистра 19 сдвига подключается к суммирующему входу сумматора-вычитателя 22, на вычитающий вход которого поступает с выхода элемента И 38 последовательность импульсов с щ-го выхода распределителя 50 импульсов блока 45 управления, где щ может принимать одно из значений щ = 1, "2, 3и/2. Сумматор-вычитатель 22 совместно с регистром 19 сдвига действует аналогичным образом. Однако он производит вычитание нз текущего дополнительного кода, сдвигаемого с выхода регистра 19 сдвига под действием тактовых импульсов ге нератора 49 импульсов блока 45 управления, последовательности импульсов с с щ-го выхода распределителя 50 импульсов блока 45 управления, действующей на выходе элемента И 38. Поскольку элемент И 38 в это время открыт постоянно единичным сигналом прямого выхода триггера 5, действующим через элемент ИЛИ 30, то в регистре 19 сдвига накапливается дополнительный двоичный код, значение которого пропорционально интервалу времени с момента , до текущего момен та С,Устройство работает подобным образом до тех пор, пока не сработает пороговый элемент 2 при достижении входного напряжения на информационном входе 46 уровня второго эталонного напряжения Б , В этом случае на выходе порогового элемента 2 формируется сигнал логической единицы, который через коммутатор 13 запускает генератор 4 одиночных импульсов, выходной импульс которого через элемент ИЛИ 27 возвращает триггер 7 в нулевое состояние. Единичный сигнал инверсного вьмода триггера 7 открывает элементы И 35 и 36, а нулевой сигнал прямого выхода триггера 7 блокирует элемент И 37.,10 15 20 25 30 35 Едицичцый сигнал, формируемыйна выходе элемецта И 36, через элемент ИЛИ 28 переключает сумматор-вычитатель 2 1 в режим суммирования,Единичный сигнал, формируемый на выходе элемента И 35, устанавливаетсумматор-вьчцтатель 22 также в режим суммирования, После срабатыванияпорогового элемента 2 устройство работает аналогично, но сумматоры-вычитатели 21 и 22 работает в режимесуммирования,Очередной выходной импульс делителя 10 частоты запускает преобразователь 11 аналог - длительность импульса, на выходе которого формируется импульс с длительностью, пропорциональной текущему значению аналогового сигнала на информационномвходе 46. На выходе элемента И 31формируется пачка импульсов первогоразряда распределителя 50 импульсовблока 45 управления, которая черезкоммутатор 14 поступает на один извходов сумматора-вычитателя 2 1, надругой вход которого под действиемтактовых импульсов генератора 49импульсов блока 4 э управления с выхода регистра 18 сдвига сдвигается,начиная с младшего разряда, дополнительный код, значенив которогопропорционально интегралу от входного напряжения на интервале временимежду моментом срабатывания порогового элемента 1 и моментом С, срабатывания порогового элемента 2. За время п тактов первый импульс пачки, действующей на выходе элемента И 31, суммируется с дополнительным кодом, сдвигаемым с выхода регистра 18 сдвига, и с выхода сумматора-вычитателя 21 записывается в регистр 18 сдвига под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления.Одновременно с этим за время и тактов один импульс последовательности импульсов щ-го разряда распределителя 50 импульсов блока 45 управления суммируется сумматоромвычитателем 22 с дополнительным кодом, значение которого пропорцио(нально интервалу временисдвигаемым под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления с выхода регистра 19 сдвига. Результат суммирования записывается с первого выхода133599 35 50 сумматора-вычитателя 22 в регистр19 сдвига,Одновременно с этим результатсуммирования сумматором-вычитателем2 1 сдвигается на установочный вход5регистра 20 сдвига и записывается,в него под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления, так как на управляющем входе регистра 20 сдвига вэто время действует сигнал .логическойединицы с инверсного выхода триггера 6.В дальнейшем устройство работаетаналогичным образом.В регистре 18 сдвига Формируетсядвоичный код, пропорциональный разности интегралов от входного напряжения на интервалах времени- 1 ие- с а в регистре 19 сдвига формируется двоичный код, пропорциональный разности интервалов времени(С - Т) - (Г. - С), Так будет продолжаться до тех пор, пока на второмвыходе сумматора-вычитателя 22 несформируется сигнал переноса из п-горазряда, свидетельствующий об обнулении разности интервалов времени(г. -) - ( - ,) = 0 (обнулениидвоичного кода, сдвиг 1 емого в регистр19 сдвига). Момент времени, при котором произошло это событие, обозначим через г. (фиг,4), тогдагСледовательно, с момента срабатывания порогового элемента 2 прошловремя, равное интервалу времени междусрабатываниями пороговых элементов1 и 2. В этом случае сигнал переноса из п-го разряда со второго выходасумматора-вычитателя 22 открывает элемент И 39, через который импульсп-го выхода распределителя 50 импульсов блока 45 управления устанавливает триггер 8 в единичное состояние.Единичный сигнал прямого выхода триггера 8 открывает элемент И 34, черезкоторый проходит очередной выходнойимпульс делителя 10 частоты,Коммутатор 16 в режиме вычисленияпоказателя возрастающей экспоненциальной Функции поддерживается нулевым сигналом выхода ключа 64 блока45 управления в состоянии, при котором выход элемента И 34 подключен кБ-входу триггера 9, Очередной импульсс выхода делителя 10 частоть 1 последостижения момс нта временипро 0оходит через 1 лемент И 34 и коммутатор 16 на 5-вход триггера 9, устанавливая его в единичное состояние,Единичный сигнал прямого выходатриггера 9 переключает на время птактов коммутатор 15 в состояние,при котором выход элемента ИЛИ 53блока 45 управления подключается ковходу уменьшаемого сумматора-вычитателя 22,Одновременно с этим очередной выходной импульс делителя 1 О частотычерез элемент И 34, коммутатор 16 иэлемент ИЛИ 26 устанавливает триггер 5 в нулевое состояние, единичныйсигнал инверсного выхода которогочерез элемент ИЛИ 29 переключает сумматор-вычитатель 22 в режим вычитания. Нулевой сигнал прямого выходатриггера 5 блокирует элементы И 31и 35,Кроме этого, очередной выходной импульс делителя 10 частоты в моментчерез элемент ИЛИ 25 запускаетпреобразователь 11 аналог - длительность импульса для измерения уровнявходного напряжения Б, соответствующего моменту времени з, На выходепреобразователя 11 аналог - длительность импульса формируется импульс(длительность которого пропорциональна уровню входного напряжения БЗ),поступающий через элемент ИЛИ 30 навход элемента И 38 и через элементНЕ 43 блокирующий элемент И 40. Навыходе элемента И 38 последовательностью импульсов ш-го разряда распределителя 50 импульсов блока 45управления формируется пачка импульсов, количество которых пропорционально уровню входного напряженияПервый импульс пачки, действующей на выходе элемента И 38, вычитается за время и тактов сумматоромвычитателем 22 из последовательногодвоичного кода величины 2 Б - П,поступающего с выхода элемента ИЛИ53 блока 45 управления, и записывается в регистр 19 сдвига под действием тактовых импульсов генератора49 импульсов блока 45 управления,Так как Я-триггер 9 спустя и тактовпосле установки его в единичное состояние возвращается в нулевое состояние импульсом, действующим на выходе элемента 60 задержки блока 45управления, то коммутатор 15 возвращается в исходное состояние и1113подключает выход регистра 19 сдвигак входу уменьшаемого сумматора-вычитателя 22,Последовательный двоичный код результата вычитания 2 У - Б- 1 спервого выхода сумматора-вычитателя22 под действием тактовых импульсовзаписывается в регистр 19 сдвигаи спустя п тактов сдвигается с выхода регистра 19 сдвига через коммутатор 15 на вход уменьшаемого сумматора-вычитателя 22, на вход вычитаемого которого с выхода элемента И 38поступает второй импульс пачки, Напервом выходе сумматора-вычитателя22 сформируется последовательныйдвоичный код величины 2 У - Б, - 2,который под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления сдвигается, начиная с младешго разряда, в регистр 19сдвига. Так будет продолжаться доокончания импульса на выходе прсобразователя 11 аналог - длительностьимпульса. К этому времени в регистре 19 сдвига сформируется последовательный двоичный код величины2 П,-Ц,-Ц, = Ж,-Н) -Ж, -- Б ), который запоминается динамическим способом за счет циркуляциикода под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока45 управления с выхода регистра 19сдвига на его информационный входчерез коммутатор 15 и сумматор-вычитатель 22.После окончания импульса на вы-,ходе преобразователя 11 аналог - длительность импульса на выходе элемента ИЛИ 30 формируется сигнал логического нуля, который блокирует элемент И 38 и через элемент НЕ 43 открывает элемент И 40. Импульс с выхода элемента 60 задержки через ключ63 блока 45 управления поступает через элемент И 40 и коммутатор 17(который в режиме вычисления показателя возрастающей экспоненциальнойфункции подключает выход элементаИ 40 к Б-входу триггера 6) на Б-входтриггера б и устанавливает его вединичное состояние,Единичный сигнал прямого выхода триггера 6 переключает коммутатор 14 в состояние, в котором выход регистра 20 сдвига подключается к информационному входу сумматора-вычитателя 2 1, а также открывает эле 15990мент И 32, и, поступая в блок 45 управления, через элемент 51 задержкиснимает блокировку элементов И 55 5и 56 блока 45 управления.Нулевой сигнал инверсного триггера 6, поступая на управляющий входрегистра 20 сдвига, подключает егоинформационный вход к его выходу. В 1 р это время в регистре 20 сдвига содержится двоичный код, пропорциональный разности интегралов от входного аналогового сигнала на интервалах времени Г - С и-кото 21 15 рый под действием тактовых импульсовгенератора 49 импульсов блока 45 управления запоминается динамическимспособом путем циркуляции с выходарегистра 20 сдвига на его информаци онный вход. Сумматор-вычитатель 2 1в это время находится в режиме суммирования, так как на его первом управляющем входе действует единичныйсигнал инверсного выхода триггера 25 7 через элементы И 36 и ИЛИ 28.Под действием тактовых импульсовгенератора 49 импульсов блока 45,управления с выходов регистров 18 и20 сдвига на информационные входы 30 сумматора-вычитателя 21 сдвигаютсядвоичные коды, пропорциональные разности. интегралов от входного аналогового сигнала на интервалах времени- й и С - С . Результат суммирования с выхода сумматора-вычитателя 21 под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления сдвигается в регистр18 сдвига за время п тактов, в тече ние которого счетчик 23 изменяет своесостояние на единицу, так как на егосчетный вход через элемент И 32 поступает импульс первого разряда распределителя 50 импульсов блока 45 уп Равления.В дальнейшем устройство работаетаналогичным образом до тех пор, пока на одном из выходов превышенияили равенства узла 52 сравнения блока 45 управления каждые и тактов выполняется сравнение последовательного двоичного кода, сдвигаемого свыхода регистра 18 сдвига, и двоичного кода, сдвигаемого с выхода регистра 19 сдвига через коммутатор 15и сумматор-вычитатель 22,В регистре 18 сдвига накапливается в результате работы устройствадвоичный код, пропорциональный про 13 1335990изведению количества циклов суммирования в сумматоре-вычитателе 21 на двоичный код разности интегралов от входного аналогового сигнала на интервалах времени 1: - Сг и Сг - С,. В регистре 19 сдвига хранится динамическим способом двоичный код величины (Бг - П,) - (Ц - 0 ), В случае равенства или превышения двоичного кода регистра 18 сдвига по отношению к двоичному коду регистра 19 сдвига на одном из выходов узла 52 сравнения сформируется сигнал логической единицы, который откроет элемент И 55 или И 56 блока 45 управления, Импульс п-го выхода распределителя 50 импульсов блока 45 управления проходит через один из элементов И 55 или 56, затем через элемент ИЛИ 54 поступает на К-входы триггеров 6 и 8, устанавливая их в нулевые состояния. Нулевой сигнал прямого выхода триггера 6 блокирует элемент И 32 и счет в счетчике 23 количества циклов суммирования сумматором-вычитателем 2 1 завершится. В счетчике 23 запоминается значение показателя возрастающей экспоненциальной Аункции, которое индицируется группой элементов 24 индикации.В том, что в счетчике 23 устанавливается численное значение показателя Ю возрастающей экспоненциальм 1ной Аункции И = Б (1 - е ), мож.но убедиться из рассмотрения следующего соотношения:г ) (з г)Если разбить интервалы времении С - 1, на равные промежутки времени дС и заменить интеграл его приближенным значением по формуле прямоугольников, то выражение (1) примет следующий вил:М+ (2 юг - Б ) - М д+Пз(2)где Мд = 1/дС - масштабный коэААиь 1циент;Я в . количество интервалов д Т. Масштабный коэфАициент удобно выбрать так, чтобы 5(3) тактовая частота генератора 49импульсов;коэААициент деления делителя 10 10 где Ы Б 5 45 с - . - ь ) в 1(4) 50 узел 52 сравнения блока 45 управления останавливает процесс вычисления показателя возрастающей экспоненциальной Аункции, а величина показателя Аиксируется в десятичном(или двоичном) счетчике 23 в десятичном (или двоичном) виде,В режиме вычисления показателяубывающей экспоненциальной функции061вида Б г= Б е, где Б - начастоты;п - количество разрядов регистров18-20 сдвига;ш = 1,2,3п/2 - номер разряда20 распределителя50 импульсов блока 45 управления,который соединенс одним из входов25 элемента И 38.При выборе масштабного коэффициента Мв соответствии с выражением (3) двоичный код величины 2 Б- Ц, устанавливается на коммутатореЗО 51 блока 45 управления со сдвигом наш - 1 разряд в сторону старших разрядов, что равносильно умножению величины (2 0 - Б,) на М, . Умножениевеличины Мна 0 обеспечиваетсяЗб путем Аормирования на выходе элемента И 38 пачки импульсов, соответствующей величине 0, из последовательности импульсов ш-го выхода распределителя 50 импульсов блока 45 управ 40 ления,В процессе работы устройства придостижении условия15 13359 20 чальное значение входного напряжения, устройство работает следующимобразом,Ключ 64 блока 45 управления подключает вход элемента НЕ 59 к выхо 5ду элемента НЕ 57Сигнал логическойединицы выхода элемента НЕ 57 поступает через ключ 64 блока 45 управления и через элемент ИЛИ 28 на первый управляющий вход сумматора-вычи-тателя 21, устанавливая его в режимсуммирования, а также, воздействуяна управляющие входы коммутаторов16 и 17, переключает их состояния, 15при которых выход генератора 4 одиночных импульсов подключается черезкоммутатор 16 к 8-входу триггера 9и через коммутатор 17 - к Б-входутриггера 6Сигнал логического нуля, действующий на выходе элемента НЕ 59 блока45 управления, блокирует элементыИ 37 и 38, Сигнал логической единицы с выхода элемента НЕ 57 поступает через ключ 64 блока 45 управленияна управляющие входы коммутаторов 12и 13, переключая их в состояния,прикоторых коммутатор 12 подключает выход элемента НЕ 41 к входу запуска 30генератора 3 одиночных импульсов,а коммутатор 13 подключает выход элемента НЕ 42 к входу запуска генератора 4 одиночных импульсов,Установка устройства в исходноесостояние выполняется таким же образом, как и в режиме вычисления показателя возрастающей экспоненциальной функции,На коммутаторе 51 блока 45 Управления устанавливается двоичный кодразности Б - Ц, уровней эталонныхнапряжений Б и Б действующих соответственно на входах 47 и 48 устройства, На информационный вход 46устройства подается аналоговый сигнал, изменяющийся по экспоненциальному закону П= Б е-М 1В исходном состоянии на выходахпороговых элементов 1 и 2 действуют 50сигналы логической единицы, так какначальное значение входного напряжения Б, превышает эталонные уровниП и Ц . На выходах элементов НЕ 41и НЕ 42 в это время действуют сигна-555лы логического нуля В режиме вычисления показателя экспдненциальнойфункции ключом 63 блока 45 управления подключают выход элемента 60 за 9016держки к тактовым входам генераторов3 и 4 одиночных импульсов и ко входуэлемента И 33,Как только входное напряжение,действующее на информационном входе46 устройства, достигнет уровня эталонного напряжения У , срабатываетпороговый элемент 2, на выходе которого устаналвивается нулевой сигнал,формирующий единичный сигнал на выходе элемента НЕ 41, который черезкоммутатор 12 запускает генератор 3одиночных импульсов, Выходной импульсгенератора 3 одиночных импульсов устанавливает триггеры 5 и 7 в единичные состояния и через элемент ИЛИ 25 запускает преобразователь 11 аналог - длительность импульса, на выходе которого формируется импульс, длительность которого пропорциональна аналоговому сигналу, действующему на информационном входе 46 устройства, Изпоследовательности импульсов с первого выхода распределителя 50 импульсов блока 45 управления элемент И 31, открытый единичным сигналом триггера5 и управляемый выходным импульсом преобразователя 11 аналог - длительность импульса, формирует пачку им" пульсов, количество которых пропорционально аналоговому сигналу, действующему на инАормационном входе 46 устройства.Пачка импульсов с выхода элемента И 31 через коммутатор 14 поступает на на один из входов сумматора-вычитателя 21, который за время и тактов покаждому импульсу пачки увеличивает наединицу младшего разряда двоичный код, сдвигаемый под действием тактовых.импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления с выхода регистра 18 сдвига. Последовательный двоичный код с выхода сумматора-вычитателя 21, Аункционирующего в режиме суммирования, за время и тактов записывается в регистр 18 сдвига под действием тактовых импульсов генератора 49 импульсов блока 45 управления, В результате к моменту окончания действия импульса на выходе преобразователя 11 аналог - длительность импульса в регистре 18 сдвига Аормируется двоичный код,значение которого пропорционально текущему значению напряжения, действующего на инАормационном входе 46 устройства.