Устройство для вычисления показательной функции

(22) Заявленф 270211 (21) З 288 Н 5/18-24 РЦ М,1 Ь.З с крнсфеднненнем заявки ЙУ О Об Р 7/556 Государственный ьомнтет СССР по дедам нзобретеннй н отнрытнй( 54) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ВЬИИСЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЬНОЙФУНКЦИИ2Изобретение относится н автоматй-, ке и вычислительной технике и может:; быть использовано в устройствах для Формирования показательных Функций, а также для воспроизведения аргумента широкого класса функций, в т.ч. и немонотонных, имеющих неодинаковые значения ординат в экстремальных точках.10Известно устройство для воспройэведения показательной функцииф содержащее нелинейный элемент, вычнтающкй блок, блок сравнения, ключи, реверсивный счетчик, дешифратор, цкфро-аналоговый преобразователь К управляе-.мый усилитель, соединенный сигнальньм входом с выходом нелинейного элемента к входом блока сравнения; а управляющими входами - с выходамк дешифратора и входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен к входу вычитающего блока, соединенного выходом со входом нелинейного элемента, причем выходы блока сравнения через ключи, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, подключены к входам суммирования и вычитания реверсивного счетчика, соединен, ного выходами с входамк дешнфратора Ц. Недостаточная точность указанных устройств обусловлена раз номерньва характером разбиения воспроизводимой Функции на подинтервалы аппроксима-. ции.Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее прием- . ный регистр, блок регистров кодов опорных точек, блок регистров разностей кодов соседних опорных точек блок регистров кодов наклонов аппроксимированных участков, регистр ампли. - туды, блок Формирователей сигналов диапазонов преобразуемого кода, сумматор, первый и второй блоки ключей, первый и второй блоки диодных переключателей, блоки генераторов тока, блоки преобразователей тока в напряженке и цифро-аналоговый преобразователь2)Однако, известное устройство, используемое для воспроизведения по число-юапульсному коду аргумента широкого класса функций, характеризуют-. ся сложностью конструкции и сложностью в настройке, что в значительной мере снижает кх Функциональные и техническиа возможности в различных устройствах автоматики и вычнслнтельной - техники.Целью изобретения является повышение точности вычисления.Поставленная цель достигается тем, что н устройство, содержащее сумматор, генератор импульсов, дешифратор, цифро-аналоговый преобразователь, фор 5 миронатель импульсов и элемент задержки, вход которого через Формирователь импульсов соединен с первым выходом дешифратора, дополнительно введены дна регистра, выход первого 30 регистра соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра и входами цифра-аналогового преобразователя и дешифратора, второй выход которого соединен с информационным входом первого регистра, установочный вход которого соединен со входом сброса устройства и установочным входом второго регистра, информационный вход которого соединен с выходом сум" матора, ныходы генератора импульсов н элемента задержки соединены с синхровходами соответственно второго и первого регистров. 25На чертеже представлена- блок-схема устройства.Устройство для вычисления показательной функции содержит генератор 1 импульсов, регистры 2 и 3, содержа щие Р-триггеры 4, дешифратор 5, формироватФль б импульсов, элемент 7 задержки, сумматор 8, преобразователь 9 цифро-аналоговый, вход 10 сброса устройства. 35В зависимости от требуемой точности воспроизведения показательной Функции график ее разбивается на необходимое число участков аппроксимации, длительности каждого из которйх могут . 40 отличаться друг от друга. )амадее для каждого участка аппроксимации нахо" дится требуемый шаг (д) квантования по уровню, определяемый числом 1 азрядов в выходном коде устройства. Мини 45 мальный шаг квантования определяется потенциальной разрешающей способностью (достижиМой. точностью) устройстна и равен весу одной единицы младшего разряда (в) цифро-аналогового преобразователя 9.Рассмотрим пример, где график показательной Функции разбит на четыре аппроксимированных участка, каждый иэ которых имеет начало в соответствующих точках показательной функции с абсциссами (Б), равными О, 7, 10 и 12 ( где Н - число импульсов генератора 1, поступивших но времени на вход второго регистра 3), с шагом квантования, соответственно равным ф 0 в, 2 в, Зв и бв. Формирование управ" ляющих сигналов для смены шага квантования соответствующих участков аппроксимации показательной функции в зависимости от выходного кода регистра 3 производится в устройстве с помощью дешифратора 5.В исходном состоянии эа счет присутствия на входе .10 уровня логической единицы все Р-триггеры 4 первого и второго регистров 2 и 3, за исключением Р-триггера 4 младшего разряда второго регистра 3, находятся в нулевом состоянии, а на выходе цифро-авалогового преобразователя 9 присутствует уровень напряжения (в), соответствующий единице младшего разряда второго регистра 3, находящегося в единичном,состоянии.Так как на выходе первого Р-триггера 4 (младший разряд) регистра 3 и на входе переноса сумматора 8 в исходном состоянии присутствукт уровни логической единицы, то в исходном состоянии на первом 8, третьем Я и последук 1 цих ныходах сумматора 8 присутствуют уровни логического нуля, на втором его выходе В записан уровень логической единицы.Частота импульсов генератора 1определяется разрядностью второго регистра 3, а следовательно, и разрядностью цифро-аналогового преобразователя 9, и требуемым временем для вычисления показательной функции.Скнажность (О) генератора 1 для обеспечения надежной работы устройства рекомендуется выбирать из условия Д2. В качестне цифро-аналогоного преобразователя 9 н устройстве может быть использован, например, параллельный цифро-аналоговый преобразователь с весовыми регистрами.. Устройство работает следующим образом.С входа 10 снимается запрещающий уровень логической единицы и устанавливается уровень логического нуля, которым разрешается поступление импульсов с генератора 1 на входы синхронизации Р-триггеров 4 второго регистра 3. При поступлении первого импульса состояние разрядных выходов сумматора 8 переписывается во второй регистр 3, в котором второй Р-триггер 4 перебрасывается в единичное состояние, а все остальные в нулевое состояние, Прк поступлении последующих шести импульсов с генератора 1 второй регистр 3 к сумматор 8 работают совместно, как накапливакзций дноичный счетчик, а на выходе устройства формируется ступенчатое напряжение с шагом квантования, равным уровню единицы младшего разряда (в) циФроаналогового преобразователя 9.4После поступления шестого испульса на входы регистра 3 и изменения его состояния дешифратор 5 и соответствии с выходник двоичным кодом регистра 3 формирует на своих выходах двоичный код, численное значение которого определяется выражением п - 1,йию состояния регистра 3 на три единицы сразу.Аналогично описанному выше и .устройстве может производится изменение шага квантования,воспроизводимой функции, причем как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения в любое число раэ.Так, например, в рассматриваемом случае с поступлением двенадцатого импульса шаг квантования устройства становится равньи бш. На выходе устройства при этом в соответствии с выбранньи законом аппроксимации производится Формирование показательной функции с методической погрешностью ,дК, вызванной квантованием аналоговой величины А (значение показатель" ной функции) по уровнюдК= А-,Оп.в, где Бпв - уровень квантования, ближайший к преобразуемой величине; зависящий от шага квантования аналоговой величиныш, а следовательно й числа разрядов выходного кода. С увеличением разрядов Ь К уменьшается и находится в диапазонедК з- ( 1+ 0,5)шВыполнение регистров 2 и 3 на 0- триггерах 4 позволяет в значительной мере упростить схемотехническое выполнение устройства и реализацию выбранного метода аппроксимации воспроизводимых Функций с переменньи шагом квантования,где и может принимать значение 1, 2, 3и определяет собой коэффициент изменения шага квантования на после- дующих участках аппроксимации воспроизводимой показательной- функции. В рассматриваемом примере для второго участка аппроксимации и2, а формируемый двоичный код на втором выходе дешифратора 5 для этого участка численно равенНа первом-выходе дешифратора 5 при 1 О этом также формируется управлякщий сигнал в виде логического перепада напряжения с низкого на высокий, по моторому Формирователь б формирует короткий импульс положительной поляр ности. Импульс управления с выхода формирователя 6 задерживается на вре" мя 5 в элементе 7 и поступает далее на входы синхронизации первого параллельного регистра 2. При поступлении О указанного импульса производится запись двоичного кода дешифратора 5 в регистр 2. Время задержки й элемента 7 выбирается нз условия( Т)) ц, где Т и 2- соответ ственно период и длительность импуль" сов генератора 1. Время задержки В необходимо для обеспечения синхронной работы всего устройства в целом.После записи двоичного кода дешиф- ЗО ратора 5 в регистр 2 в сумматоре 8 производится суммирование этого кода с записанньм в регистре 3, что приво- . дит к изменению двоичного кода на выходе самого сумматора 8. При поступ.з 5 ленин седьмого импульса с выхода гене ратора 1 на входы синхронизации второго регистра 3 производится запись двоичного кода сумматора 8 в регистр 3, но уже с другим шагом квантования, численно равньи 2 ш, что соответствует поступлению на вход регистра 3 не семи, а восьми импульсов. Выполнение устройства согласно изобретению позволяет производить Формирование и воспроизведение как показательных Функций, так и широкого класса других Функций, что расширяет технические возможности, устройство просто по конструкции, не требу- ет проведения каких-либо. настроечных и регулировочных работ и обеспечиват воспроизведение Формируемых Функ" .рий с точностью до 1,5 единиц млад)шего разряда выходного кода. Фораула изобретения Устройство для вычисления показательной функции, содержащее сумматор, генератор импульсов, дешифратор, циф-. роаналоговый Преобразователь, Формирователь импульсов и элемент задержки, вход которого через Формирователь импульсов соединен с первьм выходом дешифратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,. с целью повышения точности вычисленйя, в него введены два регистра, выход первого регистра соединен с первьи входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра и входами цифро-аналогового преобразователя и дешифратора, второй выход которого соединен.С поступлением каждого последующе".4 .го импульса (восьмого и девятого) состояние регистра 3 будет изменяться не на единицу, а на две единицы сразуПосле поступления девятого импуль- о са на дополнительном выходе дешифратора 5 вновь появляется высокий уровень напряжения, а на его выходах Формируется двоичный код, численно равный 2, так как в рассматриваемом примере для третьего участка аппроксимации и = 3, Аналогично описанному выше производится запись этого кода в регистр 2, суммирование его в сумматоре 8 с кодом второго регистра 3, При поступлении десятого импульса на 60 входы синхронизации регистра 3 вновь производится запись двоичного, кода сумматора 8 в регистр 3 и изменение шага квантования, который становится равньм Зщ, что соответствует измене981997 Составитель Аактор М. Товтин Техред А.Ач н ректор Н. Король акаэ 9712/68 Тираж 731 ВНИИПИ ГосудаРственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., Подписно филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проект с информационньк входом первого регистра, установочный вход которогосоединен с входом сброса устройстваи установочньач входом второго регистра, информационный вход которого соедйнен с выходом сумматора, выходыгенератора импульсов и элемента задержки соединены с синхровходами соответственно второго и первого регистров,Ис точ них и информации,принятые во внимание при экспертиэе1. Авторское свидетельство СССР9 542202, кл. 6 06 Р 7/556, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР 9 714427, кл. О 06 Г 15/31, .1976(прототип).