Частотно-импульсное устройство для возведения в степень

и ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ п 1) 454352 Союз СоветеюйСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 30,05.72 с присоединением заявки осударственный комите Совета Министров СССР па делам изобретений(53) УДК 681.32 ткрытии ния 20.02.5 ата опуоликования спи Авторыизобрете М. А оров, Л. Е. Починок и А, П. Андреев Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамен авиационный институт им. акад. С. П. Королева(1) Заявитель 54) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОИСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬИзобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может найти широкое применение в специачизированных вычислительных устройствах дискретного действия и электроизмерительных приборах.5Известные устройства возведения в степень, содержащие двоичные счетчики, поразрядно связанные друг с другом через группы схем И, счетчик степеней с ключами набора возводимой степени и логические схемы управле ния, характеризуются недостаточной точностью и сложностью, так как количество необходимого оборудования возрастает пропорционально величине вычисляемой степени; кроме того, некоторые известные устройства для воз ведения в степень характеризуются низким быстродействием и невозможностью получения непрерывных значений выходного сигнала,Цель изобретения - повышение быстродействия и точности устройств возведения в сте пень.Это достигается применением двух реверсивных счетчиков, выходы и входы которых поразрядно связаны через две группы схем И, вторые входы схем И каждой из групп со единены с соответствующими выходами двух формирователей, входы которых подключены соответственно к выходам старших разрядов обоих реверсивных счетчиков и через схему ИЛИ - к вычитающему входу счетчика сте- ЗО пени, разрядные входы которого через схемы И соединены с ключами набора возводимой степени, а выход соединен с вторым входом схемы выделения периода и с одним из входов схемы управления, другие входы которой соединены с выходами второго разряда счетчика степени, а выходы через схему запрещения совпадающих импульсов соединены с суммирующими и вычитающими входами реверсивных счетчиков.На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.Устройство содержит: два реверсивных счетчика 1 и 2, поразрядно связанных друг с другом потенциально-импульсными логическими вентилями 3 и 4; схему 5 запрещения совпадающих импульсов; счетчик 6 степеней с потенциально-логическими вентилями 7; двоичный делитель 8 частоты; схему 9 выделения периода; умножитель 10 частоты; схему 11 управления; формирователи 12 и 13 импульсов. Схема 11 управления содержит триггеры 14 и 15 и вентили 16 - 24.Предлагаемое устройство выполняет операцию возведения частоты входной последовательности импульсов в гг степень, Реверсивные счетчики 1 иимпульсов используются в ка. честве управляемых делителей входной частоты Р,(г), а счетчик 6 предназначен для подсчета числа импульсов, па единицу меньшеговозводимой степени.Двоичный делитель 8 частоты предназначендля деления частоты входной последовательности импульсов Р (г) в целое число а раз. Схема 9 выделения периода служит для выдачиимпульса, длительность которого равна периоР,ду последовательности Р, = - , поступающейас делителя 8. Умцожитель 10 частоты предназначен для умножения входной частоты в целое число Ь раз. Схема 11 управления предназначена для управления счетом реверсивныхсчетчиков 1 и 2 и запрещения счета того счетчика, который выполнял возведение частотывходной последовательности импульсов в(и - 1) степень.Схема 5 запрещения совпадающих импульсов служит для уменьшения количества подсчитываемых импульсов, поступающих на суммирующие и вычитающие входы реверсивныхсчетчиков 1 и 2, на число совпадающих импульсов. Формирователи импульсов предназначены для формирования коротких импульсовот заднего фронта каждого выходного импульса реверсивного счетчика.Рассмотрим работу устройства с моментавключения. В этот момент перепад напряжения устанавливает триггер 14 в открытое состояние; вентиль 16 при этом открыт. Первыйимпульс входной частоты Р, проходит черезоткрытый вентиль 16 и передним фронтомустанавливает счетчики 1 и 2 в отрицательное - единое состояние (во всех ячейках записаны единицы), а счетчик 6 - в состояниеО, При этом на выходе счетчика б степенейпоявляется первый импульс, который открывает схему 9 выделения периода, устанавливаеттриггер 15 в состояние 1, открывает вентили16, 17, 19 - 21 и закрывает вентиль 18. Вентиль 16 закрывается задним фронтом первого,поступающего в устройство импульса входнойчастоты. В дальнейшем следующие импульсыоставляют триггер 14 в таком состоянии, прикотором вентиль 16 закрыт. Через открытыйвентиль 19 на суммирующий вход счетчика 1поступают импульсы с частотой Р, в течениеР,одного периода частоты Р, = - , В это времяана суммирующий вход счетчика 2 через открытый вентиль 17 поступают импульсы с частотой Ро в течение длительности импульса триггера 15.Количество импульсов, поступающих на суммирующий вход счетчика 1, будет равноФ,=а Р, Т,. (1)Иа вычитающие входы счетчиков 1 и 2 с умножителя 10 частоты поступают импульсы с частотойГ, = Ь Р, (2)где Ь - коэффициент умножения.Длительность импульса триггера 15 определяется временем прихода выходного импульсасчетчиков 1 или 2, означающим их переход из нулевого состояния в отрицательное - единое. Длительность первого импульса тц, триггера 15 можно определить из условия равенства чисел импульсов, поступающих за время тц, на суммирующий и вычитающий входы счетчика 1: М, аРТ, Рц (3) 10 Отсюда(5) т 7: - Р, Т.,Таким образом, на суммирующий вход счетчика 2 и за время ти, поступит число импуль сов, равное: Рт,55где т = - Ро Т, а 2 3 T, 1 з б 60 Второй выходной импульс со счетчика 2установит передним фронтом триггер 15 вновь в состояние 1, При этом вентиль 18 закрыт, а вентиль 17 - открыт. Задним фронтом второй импульс через формирователь 13 импуль са перенесет число, накопленное в счетчике 1 Первый выходной импульс счетчика 1 передним фронтом установит триггер 15 в состояние О; при этом вентиль 18 открыт, а вентиль 17 - закрыт. Через формирователь 12 импульса задним фронтом этот импульс перенесет число Л в счетчик 1. На счетчик сте пеней при этом поступит один импульс. Послеприхода триггера 15 в состояние О на суммирующий вход счетчика 1 поступят через открытый вентиль 18 импульсы с частотой Ро в течение времени тц, триггера 15, а на сумми рующий вход счетчика 2 в это время импульсы с частотой Ро не поступают, так как вентиль 17 закрыт, На вычитающие входы обоих счетчиков продолжают поступать импульсы с частотой Р,=Ь Р Длительность второго им пульса триггера 15 определяется временемсчетчика 2 из нулевого состояния в отрицательное - единое, Ее можно определить из условия равенства чисел импульсов, поступающих за время тц, на суммирующий и вычи тающий входы счетчика 2:за время т 2, с счетчика 2, Это число определится зависимостью:(9) Переходя к частотной форме представлениязависимости (9), получимл - 1Рг= (10) рлвл - 1 Учитывая, чтол - 1 1К= . , =. СОПЗ 1,а можно записать Р =КР," (11)Из соотношения (11) следует, что предлагаемое устройство реализует операцию возведения в 11-ю степень.Для того чтооы с начала цикла не устанавливать в отрицательное - единое состояние счетчик, которып выполнил операцию возведеВ счетчик степеней при этом поступит два импульса,Работа устройства продолжается до тех пор, пока в счетчике степеней, записанное ранее число, равное номеру возводимой степени и, не уменьшится до О. При этом на выходе устройства появляется второй отсчетный импульс, а триггер 15 устанавливается в состояние 1 илп остается в состоянии 1, если он был установлен раньшеПосле этого начинается новый цикл формирования нового перпода выходной последовательности импульсов. Выходной период определится из выражения: нпя в (а - 1)-ю степень, со второго триггера младшего разряда в момент, когда в счетчпкс Остается записано только 1, поступает за прещающнй потенциал на формирователь импульсов и вентили 16, 22 - 24. Из вентилей 23, 24 закроется тот, на которьш подан в то время рзарешающий потенциал с триггера 15. Предмет изобретения 10Частотно-импульсное устройство для возведения в степень, содержащее двочный делитель, выход которого соединен с первым входом схемы выделения периода, выход которой 15 соединен с первым входом схемы управления,а второй вход - с выходом умножптеля, вход которого соединен со входом двоичного делителя и источником входной частоты. два реверсивных счетчпка, счетчик степени, схему 20 запрещения совпадающих импульсов н схемыИ и ИЛИ, о тл и ч а ю ще е ся тем, что, с целью повышения быстродейсгвня и точности возведения в степень, выходы и входы обоих реверспвных счетчиков поразрядно связаны 25 через дье группы схем И, вторые входы схемИ каждоп группы соединены с соответствующими выходамн двух формирователей, входы которых подключены соответственно к выходам старших разрядов обоих реверспвных 30 счетчиков и через схему ИЛИ - к вычитающему входу счетчика степени, разрядные входы которого через схемы ИЛИ соединены: ключами наоора возводимой степени, а выход соединен со вторым входом схемы выделения 35 периода и с одним пз входов схемы управления, другие входы которой соединены с выхолами второго разряда счетчика степени, а выходы через схему запрещения совпадающих импульсов соединены с суммирующими и вы читающими входамн реверспвных счетчиков., ЩШШДШШШ 1 Ш 1 ШШШШШШ 1 ШИПШШ 1 ШЦШШ 11 ШШШШШ 1 Ш 1 Ш 11 Ш 1.Ш 11 Ш 11 пИШШ11 ШШШШ 1 Шй 11 йИШШШШШШШШ 111 Ш 111 Ш 1 ШГ 1 г г - чс.ц 111 ШШШШШ 1 Ш 11 ШШШ 1 ПИШ 1 Ш. ШД6 Г.1. 1. 1г Составитель А. ВойниковТекред Т. Миронова Редактор А. Батыгин Корректор В. Кочкарева Типография, пр. Сапуповз, 2 Заказ 240(8 Изд,233 Тираж 624 Подписное Ц 11 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5