Логарифмирующее устройство

Союз Советских Социалистических РеспубликНИЕ ЕН ИЯ ЛИС 306 РЕ(61) Дополнительное к авт вид-вч -2068/18-24 1.72 (21 2) Заявле рпсоединением зая осударственный комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий 23) Приорит Опубликовано 30.08.7Дата опубликования летеньия 21.07.7 ис 2) Авторы изобретения овский и А. А Кадук, С. И,вчен Всесоюзный научно-исследо пр(71) Заявител ОЙ СТВО 54) ЛОГАРИФМИРУЮ ЩЕЕ ратор; 7 - к сторная матрица; 6 - дешифлючи; 8 блок умножениВ качестве примерамирующее устройство с5 поминающим регистром16 выходов.С входом логарифмирующего устройствасвязаны параллельно входы запоминающего регистра 1 и сдвигающего регистра 2, Каждый 0 из единичных выходов 2, 2 2 триггеровзапоминающего регистра соединен с входом одной из схем совпадения И 3, предназначенных для выделения из двоичного кода числа Л старшего значащего разряда, остальные 5 входы каждой из схем И 3 - с нулевымивыходами триггеров последующих старших разрядов. Каждый из выходов схем И 3 подсоединен к управляющему входу одного из ключей 4, предусмотренных для подключения О сопротивлений 1 Р, 2 Я, ЗР или 7 Р матрицы 5 сопротивлений последовательно к части матрицы с дробными значениями Я, а единичный выход 2 триггера запоминающего регистра 1 - непосредственно к управляющему вхо ду ключа 4, стоящего в цепи сопротивленияматрицы 5. Выходы схемы И 3 (кроме схемы И, соединенной по входу с единичным выходом триггера 24) и единичный выход 2 триггера связаны также с управляющими вхо. ЗО дами сдвигающего регистра 2 таким образом,я.рассмотрим логариф восьмиразрядным за и с дешифратором на Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано как в специализированных вычислительных устройствах, так и в различных измерительных приборах.Реализации известных алгоритмов для нахождения функциональных зависимостей вида у=(х), в том числе у=1 одах, зачастую весьма сложны, с небольшим быстродействием и невысокой точностью.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности, расширение динамического диапазона вычислений.Это достигается в предлагаемом логарифмическом устройстве путем преобразования исходного сигнала х в величину выходного сопротивления матрицы Ял =(х), а именно Йл =1 орх, где Л=Е(х), Е - функция антье, с последующим умножением этой величины на постоянный коэффициент 1 од 2 (А - основание искомого логарифма), для чего устройство содержит входной запоминающий регистр, сдвигающий регистр, дешифратор, схемы совпадения И, матрицу сопротивлений с ключами, множительное устройство,На чертеже представлена блок-схема ло рифмирующего устройства, где 1 - запоми ющий регистр; 2 - сдвигающий регистр; 3 схемы совпадения И; 4 - ключи; 5 - ре ательский институт аналитическогборостроения-то при вводе В запоминающий регистр 1 кода числа У со старшим значащим 1 нзря,цм (2, 2 или 2) сдвигающй регистр 2 произво,дит сдвиг кода числа У н 3,2 или 1 разряд вправо соответственно, для числа Л со старшим значащим разрядом.Ж, 2 или 2 - 1,2 или 3 разряда влево соответственно,Выходы 2 - 2 сдвигающего регистра соединены с входами 2 - 2 дешифратора 6, а выходы О - 15 последнего - с управляющими входами ключей, стоящих соответственно в цепях сопротивлений О,ОООК, 0,105 К, 0,185 К, 0,265 К, 0,325 К, 0,384 К, 0,465 К, 0,524 й, 0,5 ОР, 0,650 Й, 0,710 Й, 0,769 Й, 0,815 К, 0,874 Й, 0,919 В, 0,969 К, дробной части матрицы 5.Общая точка схемы а, объединяющая вторые выводы сопротивлений кратных Я, является одним выходом матрицы 5, общая точка схемы б, объединяющая вторые выводы сопротивлений меньших Р, - другим выходом матрицы 5. Выходы а, б матрицы 5 соединены с входами множительного устройства, предназначенного для умножения величины Л,матрицы на значение 1 од, 2 с целью получения окончательного результата вычисчения1 оо Л=1 ОгЛ. 1 с 1 2Устройство работает следующим образом.Любое число У может быть представлено га,Л= Х сс(/г) 2"=огде я (Й) - вес соответствующего двоичногоразряда числа Л.В логарифматоре применен алгоритм формирования значения 1 од Л с абсолютной погрешностью не более 0,0151 Оьо . У =ЦП+ (0,57) " т + (0,57) "(0,43) ++ + (0,57)" (0,43) Р)1 оо 2, где Л = 2 ц + т + 2-1,т, 1,1, , 1,0 - показатели степеней значащих разрядов кода числа Л, расположенные в порядке убывания;р - количество значащих разрядов (членов ряда) числа У;Р - номинальное значение сопротивления резисторов, составляющих матрицу.Сопротивления матрицы могут быть также рассчитаны по таблице и обеспечить более высокую точность вычисления.Указанное уравнение позволяет вычислять числа У, представленные в двоичном коде, а также дает возможность судить о величине погрешности логарифмирования в зависимости От степени округления числа Л, за счет исключения некоторого числа младших разрядов. Зто выражение получено в результате установленной закономерности и периодичности числовых значений логарифмов чисел У, ана 5 О 5 20 25 30 40 45 50 55 60 65 лнзируемых в интервале 0 - 128 и вычисленных с помощью,огарнфмических гибли.Определение номиналов матриц сопротивлений проводилось не в зависимости от величин коэффициентов данного выражения, которое менее удобно для этой цели, а исходя из следующих положений,Показатель степени старшего значащего разряда числа Л 1, представленного в двоичном коде, численно равен характеристике 1 одгЛ. Пример: для У=26+2+2+2=99, где показатель старшего значащего разряда равен 6 Одг 99=6,Предварительно вычислив любым из известных способов (с помощью таблиц, что более удобно) мантиссы логарифмов чисел в интервале 2 - 2", получается массив исходной информации, достаточный для вычисления с такой же точностью логарифмов всех чисел У, меньших 2, т. е. для вычисления мантисс логарифмов чисел У(2" необходимо умножать эти числа на 2- т, где т - старший значащий разряд числа У. После этого значение мантиссы вновь полученного числа берется из известного массива логарифмов чисел в интервале 2 - 2 "+1, что аналогично сдвигу кода числа Л вправо на т - й разрядов, Для вычисления мантисс логарифмов чисел Л)2 ф- используется тот же массив исходной информации, но вычисления проводятся с погрешно.т - рстью, зависящей от Х 2 т - ,1=1 где т)Й,т - Йпричем в значение Х 2 т -входят лишь ве.Е= совые значения из значащих младших разрядов кода числа У.Таким образом для вычисления мантисс логарифмов чисел У)25 необходимо разделить эти числа на 2 - , после чего значение мантиссы вновь полученного числа берется из известного массива логарифмов чисел в интервале 2 - 2 " ь , что аналогично сдвигу кода числа У влево на т - Й разрядов.Исходная информация в предложенном устройстве представлена в виде номиналов сопротивлений, кратных Я, для вычисления характеристики и номиналов сопротивлений Я(1, численные значения которых соответствуют мантиссам логарифмов чисел в интервале 2" - 2+1, вычисленных табличным способом. Выбор необходимого значения логарифма числа осуществляется с помощью ключей 4 и 7, подключающих к выходу логарифмирующего устройства два последовательно соединенных сопротивления - одно из матрицы целых Я, второе - из матрицы дробных Я. Один коммутирующий вход каждого ключа 4 соединен с соответствующим сопротивлением, а вторые входы ключей 4 и 7 целой и дробной матриц - между собой. Управляющие входы ключей 4 соединены с выходами схем 3 совпадения, выделяющими старший значащий разр 11 д ход 11 числя Л, и с ьыход 113 п дешнфряО 6, КО 11 пчес 1 во Было.1 ОБ дсшпфрятор 11 р 11 вно количеству номиналов сопротивлений дробной матрицы и выбирается в соответствии с пеооходимой погрешностью вычисления и обьсмом устройства. При вычислении чисел с максимально возможным числом разрядов, равным восьми, и шестнадцати предварительно вычисленных значений мантисс логарифмов чисел от 16 до 31 количество сдвигающих разрядов равно шести, т. е, три разряда для сдвига влево и три разряда для сдвига вправо.Устройство работает следующим образом, При введении кода числа в запоминающий регистр 1 и сдвигающий регистр 2 (например, Л 1=2+2+2+22=-217) с единичного выхода 2 триггера поступает управляющий сигнал на ключ 4, стоящий в цепи 7 Я, и на управляющий вход сдвигающего регистра 2 сдвиг влево на 3. При этом ключ 4 переходит в открытое состояние, подключив сопротивление 7 Л к ключам 7, и осуществляется сдвиг кода числа Л на 3 разряда влево. В дешифратор 6 через его входы 20 - 2 З заносятся значения триггеров кода числа Л 2, 25, 2 и 2 соответственно, т, е. дешифрируется сумма 2 з 1 21+ 20 - 11С выхода дешифратора 6 11 появляется сигнал, который переводит ключ 7, стоящий в цепи 0,769 Р, в открытое состояние, подключив последовательно сопротивлению 7 Я сопротивление 0,769 Л. Сопротивление матрицы 5 между точками а и б при этом составляет Р , = =7,769 Р, которое умножается в блоке 8 на постоянный коэффициент 1 од 2, с клемм Выход снимается результат вычисления 1 од Л 1.Таким образом, устройство позволяет получать с наперед заданной точностью значения логарифмов по любому основанию ряда чисел от 1 до Л. При этом достигается быстроде 1 гс 1 вие, орангченнос то;.ко в 1 сспе: формирования с выхода де 1 ниф 11 атор 1 управляющего сигнала и временем срабатывания одного пз ключей матрицы дробшях значений 5 Я. Варьирование числом разрядов запоминающего, сдвпгающего регистров и дешифраторя обеспечивает при заданной точности требуемый динамический диапазон входных сигналов, а простота устройства, использование серийно выпускаемых микросхем, например серии Талисман, высокий показатель надежности и экономической эффективности устройства по сравнению с универсальными ЦВМ и аналоговыми логарифматорямп.15Предмет изобретенияЛогарифмирующее устройство, содержащее 20 запоминающий раствор, прямые и инверсныевыходы соответствующих разрядов которого подключены к многовходовым схсмям И, выходы схсм И, а такке выход старшего разряда запоминающего регистра подключены 25 к управляющим входам ключей первой группы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вычисления, устройство содержит сдвигающий регистр, дешифратор, вторую группу ключей, блок ,1 нокения и две рез 1- сторных матрицы, выходы которых подкл 1 очены к входам блока умножения, выход которого соединен с выходом устройства, входы первой резисторной матрицы через ключи первой 30 и второй групп соединены с входами второйрезисторной матрицы, вход запомицощего регистра соединен с входом сдвигающего регистра, соответствующие разрядные выходы которого через дешифратор подключены к у и равляющим входам ключей второй группы, явыходы соответствующих мпоговходовых схем И соединены с соответствующими входя:1 н сдвига сдвигающего регистра.482768 Вы од Подписи Тираж 679тета Совета Министров Сий и открытийаушская наб., д. 4/5 едактор И. Грузовааказ 1613ЦНИИПИ оставитель С. РудковскийТехред 3, Тараненко Изд, Мо 1743Государственного комипо делам изобретен13035, Москва, Ж.35, Р МОТ, Загорский фили ктор Е. Хмеле