Цифровой функциональный преобразователь

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 160781 (21) 3318122/18" 24 151 М. КП.З с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 06 Р 15/31 Государственный кэмитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 07.0383. Бюллетень М 9Дата опубликования описания 07,0383 М.Ф. Билык, В,Б. Дудыкевич 3и З.М, Стриле ясий х,е.-,"Д: ДсЛьвовский ордена Ленина полиФехниуеский-иЖтйту 1им. Ленинского комсемщта -А(54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЬ)И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может. быть использовано в системах автоматического управления и контроля, циФРовых линеаризирующих устройствах, устройствах аппаратной реализации средств . математического обеспечения ЭЦВМ и ДРеИзвестно устройство вычисления 10 логарифмической функции, содержащее двоичный счетчик, первый и второй сумматоры, пересчетную. схему, две группЫ элементов И и элемент задержки (1.15Однако в указанном устройстве результат вычисления представляет собой сумму членов разложения в ряд логарифмической функции, что в значительной степени влияет иа аппаратурные затраты. Большая зависимость аппаратурных затрат от количества членов ряда является недостатком устройства.ф Наиболее близким к изобретению ,по технической .сущности является Функциональный преобразоватедь, содержащий входной делитель частоты, выходной счетчик, схемы И первой, второй и третьей групп, схемы ИЛИ, ключи, элементы задержки, цифровой Фильтр, управляющие знаковые входы 2).Недостатками известного устройст" ва являются ограниченные функциональные возможности, так как онвоспроизводит только функция вида "ОХах О+Хгде а - постоянный коэфа-хфициент,.х - входная переменная, и не может воспроизводить логарифлические Функции, а также пониженное быстродействие, обусловленное наличием двух элементов задержки, участвующих в работе устройства при вычислении обеих воспроизводимых устройством функций. Целью изобретения является расширение Функциональных воэможностей и повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий счетчик, дополнительно введены первый и второй двоичные .умножители, первый и второй сумматоры-вычитатели, причем первый и второй входы первого сумматора-вычитателя соединены соответственно с выходом первого двоичного умножителя и входом преобразователя, подключенного к входу счетчика, 1003094установочные входы первого и второго двоичных умножителей соединены с информационными выходами счетчика, информационные входы первого и второгодвоичных умножителей соединены соответственно с выходами первого и вто рого сумматоров-вычитателей, первый и второй входы второго сумматора-вычитателя подключены к выходам соответственно первого сумматора-нычита,теля и второго двоичного умножителя, ОНа Фиг. 1 представлена структурная схема цифрового функционального преобразователя; на фиг. 2 - вариантвыполнения схемы вычитания сумматоравычитателя (СВ) и временные диаграммы, поясняющие ее работу на фиг.3нариант выполненияхемы сложения(СС) сумматора-ычитателя,Преобразователь (Фиг.1) содержитвход 1, двоичные умножители 2 и 3,счетчик 4, сумматоры-вычитатели 5 иб, входы 7 и 8 и выход 9 сумматоравычитателя 5, входы 10 и 11 и выход12 сумматора-вычитателя б. Схемавычитания импульсных последовательностей (фиг, 2) содержит П-триггер13 и элемент ИЛИ 14 Схема сложенияимпульсных последовательностей(Фиг. 3) содержит элемент ИЛИ 15 иэлемент задержки 16.При конкретном конструктивном выполнении преобразователя в качестведвоичных умножителей 2 и 3 целесооб"разно применять выпускаемую отечественной промышленностью микросхему З 5К 155 ИЕ 8.В качестве счетчика 4 можноприменить микро схемы К 155 ИЕ 5, К 133 ИЕ 5, К 133 ИЕ 7, Схема вычитания и схема сложения, варианты выполнения которых представлены на фиг. 2 и 3, также 40 без трудностей строятся на элементах 155 серии.Работа схемы вычитания подробнопроиллюстрирована временными диаграммами (Фиг.2). Элемент задержки 16 в схеме сложения (фиг. 3) исключает возможность совпадения импульсон импульсных последовательностей, поступающих на входы схемы.Преобразователь работает следуощим образом.Пусть сумматоры-вычитатели 5 и 6 работают в режиме вычитания импульс" ных последовательностей.На вход 1 преобразователя поступа- ет входная импульсная последователь" ность, формирующая текущее значениечисла х и счетчике 4, Эта же импульсная последовательность, поступая на вход 7, вызывает появление на ее выходе импульсной последовательности Е, которая поступает на нход двоичного умножителя 2, вызывая появлениена выходе импульсов последонательностй"у, поступающей на вход сумматора-вычитателя 5. Импульсы последовательности Е 1 поступают также на вход 10 сумматора-вычитателя б, вызывая появление на ее выходе импульсов последовательности Е. Импульсная последовательность Е , поступающая на вход двоичного умножителя 3, вызывает появление на его выходе импульсной последОвательности у , поступающей на вход сумматора-вычитателя б,Работа сумматора-вычитателя 5 описывается уравнениемОх (,)где Йг. - приращения импульсной посгледовательности Е на выходе сумматора-вычитателя5Йх, - приращения импульсной последовательности х на входе7 сумматора-вычитателя 5)Йу - приращения импульсной послледонательности, У 1 на входе В сумматора-вычитателя 5.Значение Йу определяем из уравне 1 ния, описывающего работу двоичного умножителя 2В=х о (2,) где х - текущее значение числа в счетчике 4;,Й - коэффициент пересчета счетчика двоичного умножителя 2(в дальнейшем и двоичного умножителя .3) .Тогдаоткуда1 Ср 4ЙХИ)Работа сумматора-вычитателя 6 описывается уравнениемЙг = Йг- Йу, (5) где ЙЕ - йриращения импульсной пос"ледонательности Е на выходе 12 сумматора-вычитателя б;Йу - приращения импульсной последовательности у на вхо, де 11 сумматора-вычитателя б.Значение Йу определяем из уравнения, описывающего работу двоичного умножителя 3Тогда, учитывая уравнения (4), (5), (6)612.=а а+х -Х а1 ООЗО 94охо- а известный - только Функцииах откуда, после элементарных преобраэ ванийОЧх(О+Х РПриращения ЙЕ интегрируются счет чиком двоичного умножителя 3, в котором Формируется Результат преобраэо 2 "-) = - ( 9)о 1 а+х)- а+ХАналогично импульсная последовательность ЙЕ интегрируется счетчи 4ком двоичного умножителя 2, в котором формируется второй результат преобразования; 10 5 Следовательно, в рассмотренном режиме работы преобразователя он воспроизводитдве Функции:т,:оЬ(Ь - ",), Ма хй а 4 Х25В данном случае, т.е. при воспроизведении функций (11) и (12), блоки преобразователя не содержат элементов задержки. Поэтому быстродействие преобразователя при воспроизведении ,этих функций выше, чем у известного устройства.Вывод формул всех режимов работы :преобразователя аналогичен рассмотренному, поэтому приведем сразу.оконча- З 5 тельные формулы.Для случая, когда сумматор-вычитатель 5 работает в режиме вычитания, а сумматор-вычитатель б в режиме сложения импульсных последовательностей 40 т Формула изобретения Х=ОРиаХ а-х 5017 Технические преимущества предлагаемого преобразователя по сравнению 55 с известным заключаются в том, что предлагаемый преобразователь обладает расширенными функциональными возможностями, так как воспроизводит следующие функции:-- = ах =аЬ/( щахО-ХО/1еи "1 Е=аб х 1. Введение в кибернетическую .технику. Под ред. Б.Н. Калиновского.60 Киев, фНаукова думка, 1979,с. 169-171.2. Авторское свидетельство СССР9 415665, кл. 0 Об Р 15/31, 1974: а =аби 4+ - ) (1 О 7 а+Ха ) 2= ЯИ - (1 Ъ)с( а+хО-ХВыражение для Е не изменилось, т.е. описывается Формулой (11).Для случая, когда оба сумматоравычитателя 5 и б работают .в режиме сложения импульсных последовательнос- тей Ь Х =а также обладает повыоена Ха-Хньи быстродействием при вычисленииахФункции Е. = эа счет исключенияа+хиз его состава элементов задержки,Это подтверждается тем, что двоичныеумножители 2 и 3, счетчик 4 и схемавычитания сумматоров-вычитателейпостроены без применения элементовзадержки.Таким обра=ом, технико-экономический эффект от внедрения изобретениябудет получен эа счет расширенных,по сравнению с известным устройством,функциональных возможностей преобразователя и повышения его быстродействия,Цифровой функциональный преобразователь, содержащий счетчик, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области его применения путем дополнительного вычисления функ- ций и повышения быстродействия преобразователя, в него введены первый ивторой двоичные умножители, первыйи второй сумматоры-вычитатели, причемпервый и второй входы первого сумматора-вычитателя соединены соответственно с выходом первого двоичногоумножителя и входом преобразователя,подключенного к входу, счетчика, установочные входы первого и второгодвоичных умножителей соединены с информационными выходами счетчика, информационные входы первого и второгодвоичных умножителей соединены сстветственно с выходами. первого и вто"рого сумматоров-вычитателей, первыйи второй входы второго сумматора-вычи-тателя подключены к выходам соответатвенно сумматора-вычитателя и второго двоичного умножителя. Источники информации,принятые во.внимание при экспертизе/б Ф/ Редактор Н. ДжугаЭакаэ 1568/33В Тираж 704НИИПИ ГОсударственного по делам изобретений.и 5, Москва, Ж, Раушск Подписноемитета СССРткрытий наб д. 4