Функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 070546 А 19) 556 9 С 0 Вф.В;ЧИНА НИ литехком дена им.Л нинаинско 8)(54) 5 ТЕЛЬ, первый счетчи .ментов первый дом ге выходы счетчи к перв ых счетователядом первоазрядныек входамо подклюа И. файф СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Р 1) 3509518/18(22) 05.11.82(71) Львовский онический институсомола(прототип). 7) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВА- содержаций генератор импульсов,второй и третий реверсивные ки, первую и вторую группы эле- И, элемент ИЛИ и элемент И, вход которого соединен с выхонератора импульсов, разрядные второго и третьего реверсивных ков подключены соответственно ыМ входам элементов И первой и второй групп, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления функций 1 п х и 2- и повы шения точности, в него введены первый и второй сумматоры и умножитель, выход которого соединен с информаци-онным входом третьего реверсивного счетчика, выход элемента И подключен к вторым входам элементов И первой и второй групп, выходы которых соеди иены соответственно с входами первого и второго сумматоров, выход втосумматора подключен к первомуумножителя, второй вход котосоединен с первым входом преобразователя, выход первого сумматора подключен к информационным входам первого и второго реверсивн чиков, второй вход преобраз соединен с установочным вхо го реверсивного счетчика, р выходы которого подключены элемента ИЛИ, выход которог чен к второму входу элементИзобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам обработки число-.импульсной информации н темпе,ее поступления.Известно. устройство для воспроизведения степенной .зависимости у=х 1" 5 с цифроным регулируемым показателем в, содержащее шесть счетчиков, дели.- тель частоты, две группы .элементов И с элементом ЙЛИ на выходе и схемусравнения, Недостатком данного уст ройстна является то, что оно не может вычислять функциивида 1 п х и 1+ х 13.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому янляется функциональный преобразователь частоты следования импульсов, содержащий ренерсивный и суммирующий счетчики, первую и вторую группы элементов И, два делителя частоты, генератор опор-.1 ной частоты, два элемента И,. триггер, элемент задержки, элемент ИЛИ и блок управления 2).Анализ работы известного устройства показывает, что один импульс входной последовательности, поступивший на вход суммирующего счетчика, может привести к появлению 2"2 импульсов на выходе элемента ИЛИ. Таким образом, частота входных импульсов не может быть больше Е 2 ф (Е - максимальная рабочая частота элементной базы),Это приводит.в ряде случаев к существенному (н 2 +2) снижению быстродействия устройства. 35Этот Фактор существенно снижает Функциональные воэможности прототипа. Недостаточная точность прототипа, вызванная погрешностью двоичных умножителей в составе счетчика-де О лителя, управляющего счетчика и группы схем совпадения со .схемой сборки на выходе). Известное уст.ройство содержит два таких умножите ля При постОяннОм управляющем кОде 45 .погрешность д двоичного умножителя связана с числом разрядов п выражениемь = -8- 1)Зп+7единиц младшего разряда.При переменном управляющем коде. погрешность работы двоичного умно- жителя существенно возрастает. Недостатком данного устройства является также то, что оно не может вы- , 55 числять функцию вида 1 п х и 1 "Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вы; числения функций 1 п х и 1 ф и повышение точности. 60Поставленная цель достигается тем, что в Функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, первую и вторую65 группы элементон И, элемент ИЛИ иэлемент И, первый вход которогосоединен с выходом генератора импульсов, разрядные выходы второго и третьего реверсинных счетчиков подключены соответственно к первым входамэлементов И первой и второй групп,введены первый и второй сумматорыи умножитель, выход которого соединен с информационным входом третьего ренерсивного счетчика, выход элемента И подключен к вторым входамэлементов И первой.и второй групп,выходы которых соединены соответственно с входами первого и второгосумматоров, выход второго сумматораподключен к первому входу умножителя, второй вход которого соединен спервым входом преобразователя, выходпервого сумматора подключен к информационным входам первого и второгореверсивных счетчиков, второй входпреобразователя соединен с установочным входом первого реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к второму входуэлемента И.На чертеже приведена структурнаясхема преобразователя.Преобразователь состоит из генератора 1 импульсов, элемента И 2,элемента ИЛИ 3, реверсивного счетчика 4,первой и второй групп элементов И 5и б, ренерсинных счетчиков 7 и 8,сумматоров 9 и 10, и умножителя 11,Преобразователь работает следующим образом.При поступлении на вход сложенияреверсивного счетчика 4 первого импульса входной последовательности хн счетчике запишется число 1 и сигналс выхода элемента ИЛИ 3 разрешит прохождение импульсов с выхода генератора 1 через элемент И 2 на входы первой и второй групп элементов И 5 и б.Группа элементов И 5,реверсивныйсчетчик 7 и сумматор 9 образуютперемножитель, реализующий операциюЙг1йкУ(2)где т в . количество импульсов, поступивших с выхода элемента И 2на входы группы элементов И 5;1 - число, записанное в реверсивном счетчике 7;а - коэффициент пересчета реверсивных счетчиков 7 и 8.Импульсы через элемент И 2 будутпоступать на входы групп 5 и б элементов И до тех пор, пока число импульсов, пос;упивших на вход вычитания реверсивного счетчика 4, не станет равным числу импульсов х, поступивших на вход сложения реверсивногосчетчика 4,Перед началом работы в реверсивном счетчике 7 записывается число 1.счетчик 8 также может работать в режиме сложения или вычитания.Число у в счетчике 8 определяетсяиз выраженияу=в Ф р с 1 к, . (14). Решая это уравнение аналогично уравнению (4), получимс 1 г,у - а ф1 п у =+ г), 5)+ - х+1 сРу=в 3. ф (+ а 1) (17)Следовательно,х 11 с Т)у=в (18)где в и 1 с - масштабные коэффициенты,р - показатель степени.Сравним предлагаемое устройство ипрототип по функциональным возможнос- .тям и точности. Частота входных импульсов в предлагаемом устройстве может быть равна максимальной рабоЧейчастоте элементной базы, и необходимо принимать дополнительные меры поее снижению, которые в прототипе кро-,ме увеличения аппаратурных затратприводят к существенному увеличениювремени преобразования,Наличие масштабирующих коэффициентов в и 1 с, (формула 18) существенноувеличивает по сравнению с прототипомфункциональные воэможности предлагаемого устройства при использованииего для линеаризации различных таблично заданных функций.Путем коммутации только некоторыхсвязей между блоками предлагаемогоустройства можно вычислять Функциивида 1 пх и 1+-", причем результат вычисления во всех случаях будет фикси, роваться одним и тем же счетчиком.Это упрощает индикацию результата вычисления,Точность в предлагаемом устройстве повышена по сравнению с прототипомза счет, использования для реализациивыражений (2) и (13) перемножителейна сумматорах. Погрешность такого перемножителя не превышает при постоянном управляющем коде 0,5 единицы55 младшего разряда; в то время как погрешность используемых в прототипедвоичных умножителей связана с чкслом разрядов выражениемЗп+7Д юе18 Реверсивный счетчик 7 может работать в режиме сложения или вычитания.Число, записанное в реверсивном счетчике 7 при поступлении на вход группы 5 элементов И г импульсов, можно определрть из уравнения 51=1 с + с 1 г . (3)кЗнак "+" соответствует работе реверсивного счетчика 7 в режиме сложения,10 знак "-ф - в режиме вычитания.С учетом (2)1 =1 сЙг 1(4)аК 15 Продифференцировав последнее выраже-. ние и разделив переменные, получимй 1 с 1 гх Ф (5).1 аПроинтегрируем выражение (5) и пред- ставиМ пределы изменения переменных(7) 30 импульсов.При работе реверсивного счетчика 7 врежиме вычитания наего вход поступит35 импульсов.Следовательно,число импульсов, поступивших на вход вычитания реверсивного счетчика 4, связано с числом импульсов г, поступивших на входы40 групп 5 и б элементов И, выражением3- +(1-1 с) - +(1 с 1 -1 с), (10) где знак ф+ф соответствует работе реверсивного счетчика 7 в режиме сложения, знак "-" - в режиме вычитанияУчитывая, что г=х, получимх 71 с=+1 с 1 (3 1) 50 с 1 г =с- , . (13) где г- число импульсов, поступивших с выхода сумматора 10 при подаче 60 на входы группы элементов И 6 г импульсов. Импульсы с выхода сумматора 10 поступают через умножитель 11, задающий показатель степени, на вход реверсивного счетчика 8. Реверсивный 65 При работе реверсивного счетчика 7 в режиме сложения на его вход поступает(12) Группа элементов И б, сумматор 10 и реверсивный счетчик 8 образуют второй перемножитель, работа которого описывается выражением При переменных управляющих кодах погрешности этих устройство пропорционально возрастают. Аналитических выражений для их определения пока не, получено.Заказ 11683/46 Тираж 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул .Проектная, 4 Погрешности предложенного устройства и прототипа исследовались путем моделирования их работы на цифровой вычислительной машине. Погрешности прототипа исследовались для случая, когда вместо схемы сложения-вычитания импульсов включена схема вычитания количества импульсов. Тогда погрешность прототипа минимальна и при п=б, р ( 1 для одних режимов работы составляла 2-4 Единицы младшего разряда, для других достигала 10 единиц младшего разряда. Погрешность предлагаемого устройства для тех же случаев изменялась от 0,5 до 3 еДиниц младшего разряда. С увеличением числа разрядов погрешность 5 вычисления и в прототипе и в .предлагаемом устройстве возрастает, с уменьшением числа разрядовснижается. Однако следует отметить, что в известных устройствах эта погрешность 10 возрастает быстрее, чем в предлагаемом.