Число-импульсный функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 083681 (21) 3336035/18-24 1 И 1 М.КЛ.З с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -С 06 Г 7/552 Государственный комитет СССР по делам, изобретений и открытийОпубликовано 15.03.83. Бюллетень М 10 Дата опубликования описания 15,03,83 3. М.А.Гаврилю тен вовский ордена Ленина политехнически им, Ленинского комсомола аявител 4) ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ сится кой технидля изв т н к нал сч со О нкциоержащий и втоателей 2 п+1= О 2 30 Изобретение отно ав тома ике и вычислительн ке, в ча ости к устройствам лечения вадратного корня.Известен число-импульсный функци ьный преобразователь, содержащийетчики, узел суммирования импульв, формирователи и элемент ИЛИ 11Йедостатками преобразователя являются конструктивная сложность и пониженная точность вычислений.Наиболее близким к предлагаемому является число-импульсный фу нальный преобразователь, сод счетчик, первую группу из и рую группу из и + 1 формиров мпульсов соответственно где=Епй в ; щ - количество разрядов счетчика и два элемента ИЛИ, входы первого из которых подключены к выходам формирователей импульсов первой группы, авыход каждого 1-го (1 4 1 4 и) разряда счетчика соедине с первым входом 1-го формирователя импульсов первой группы и с первым входом (1+1)-го формирователя импульсов второй группы, подключенного вторым входом к выходу (е - 5 + 1 го разряда счетчика и к второму вхо ду 1-го формирователя импульсов первой группы, а каждый 1 -ый (14)л - ) формирователь импульсов третьей гру 2 ппы соединен первыл входом с выходом (и+-го разряда счетчика, вторым входом - с выходом (тп-п-,+1)-го разряда счетчика, а выходом - с соответствующим входом первого эле-. мента ИЛИ,подключенного выходом к первому входу второго элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с шиной ввода аргумента, а выходом - с входом счетчика ),2.Недостатками этого преобразователя являются пониженная точность функционального преобразования и ограниченный диапазон изменения частоты следования входных импульсов.Пониженная точность обусловлена наличием ошибки округления результата деленйя по каналам. преобразователя, которая существенно возрастает с увеличением количества п 1 разрядов преобразователя и, в частности, для п 1 Ъ 12 абсолютная погрешность Функционального преобразователя состав" ляет десятки единиц младшего разряда. Ограниченность диапазона изменения частоты следования входных импульсов обусловлена тем, что для нор"гпсю2 фдт Цель изобретения - повышениеточности функционального преобразования и расширение диапазона изменения частоты следования входных импульсов.Поставленная цель достигаетсятем, что в число-импульсный функциональный преобразователь, содержащийсчетчик, первую группу изи вторую группу из и + 1 формирователей импульсов соответственно (где2 и + 1 = Еп 1 в ; гп - количество разрядов счетчика ) и два элемента ИЛИ, входы первого из которых подключены к выходам формирователей импульсов первой группы, а выход каждого 1 -го .(1и ) разряда счетчика соединен с первым входом 1-го формирователя импульсов первой группы и с первым входом (1+ 1)-го формирователя импульсов второй группы, дополнительно ,введены третий и четвертый элементы ИЛИ, делители частоты, элементы задержки и блок алгебраического суммирования, соединенный первым вхо-дом с шиной ввода аргумента, вто рым входом " с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом - с входом счетчика, подключенного выходом первсго разряда к первому входу первого фсрмирователя импульсов второй группы, соединенного выходом с первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного вторым входом через последсвательно соединенные первый элемент задержки и первый делитель частоты к выходу третьего элемента ИЛИ, ссединенного первым входом с выходом второго элемента задержки, а вторым входом - с выходом второго делителя частоты, подключенного входом к выходу первого элемента ИЛИ, а вход второго. элемента задержки соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам формирователей импульсов второй группы, причем второй вход каждого-го формирователя импуль-, сов первой группы соединен с выходом (щ " и ")"го разряда счетчика,а второй вход каждого -го (1о+1) формирователя импульсов второй группы - с выходом ( т + 1)-го разряда счетчика.На фиг. 1 представлена блок-схема число-импульсного функционального преобразователя; на фиг. 2 - блок": 30 вторым входом - с выходом делителя 40 9 частоты, подключенного входом квыходу элемента ИЛИ 4, Вход элемента 11 задержки соединен с выходом элемента ИЛИ 7, подключенного вхо 45 50 55 60 65 мальной работы преобразователя частоты этих импульсов должна быть существенно ниже максимальной рабочей частоты Гэлементной базы, на которой реализован прототип, в частности максимальная частота Г входных импульсов равна схема одного из возможных вариантовреализации блока алгебраическогосуммирования.Число-импульсный функциональныйпреобразователь (фиг, 1) содержит 5 счетчик 1, первую группу 2 из о ивторую группу 3 из и + 1 формирователей импульсов соответственно(где 2 и + 1 = Еп 1 2, т - количестворазрядов счетчика 1), первый,второйтретий и четвертый элементы ИЛИ 47, первый делитель 8 частоты (осуществляющий деление на два), второйделитель 9 частоты (осуществляющийделение на два, первый и второйэлементы 10 и 11 задержки и блок 12алгебраического суммирования. Входыпервого элемента ИЛИ 4 подключены квыходам формирователей импульсовпервой группы 2, а выход каждого-го ( (и ) разряда счетчика1 соединен с первым входом-го формирователя группы 2 и с первым входом (+ 1)-го формирователя группы 3. Блок 12,алгебраического сум(мировайия соединен первым входом с шиной ввода аргумента, вторым входом - с выходом элемента ИЛИ 5,авыхЬдом - с входом счетчика 1, подключенного выходом первого (младшего ) разряда к первому входу первогоформирователя группы 3, соединенного выходом с первым входом элементаИЛИ 5. Второй вход элемента ИЛИ 5подключен через последовательно соединенные элемент 10 задержки и делитель 8 частоты к выходу элемента ИЛИ б, соединенного первым входом с выходом элемента 11 задержки, а дами к выходам формирователей группы 3. Второй вход каждого 1-го формирователя группы 2 соединен с выходом (а- п в)-го разряда счетчика 1, а второй вход каждого -го (1 ( 1 4 и + 1) формирователя группы 3 соединен с выходом ( т - 1 +1)-го разряда счетчика 1.Условием появления импульсов на выходах формирователей групп 2 и 3 является переход одного из соответствующей группы младших разрядов счетчика 1 из "Оф в "1" при наличии в соответствуюшем старшем разряде логической "1 фВозможен ряд вариантов выполнения формирователей: импульсно-потенциальные схемы, схемысовпадения с тактированием импульсами входной последовательности и др.Блок 12 алгебраического сложения мджет выполнять операцию сложения, вычитания или сложения-вычитания приоацений входных импульсов дх и им1 ОО 5 О 41 51015 Ьи ьсов, постузлемента количество импивших с вых 25 130 Ьу = дх + ду " Ь и дхдг. елям ы юленин Формироват налами с прямых счетчика . общий ионального преоб еделяется выраже ии цепи обратной сный Функциональвоспроизводит ( та ИЛИ 5) функцию упра 3 си ядов функ е оп Тогда пригрупп 2 иходов разррезультатвания такжнием (3).При рази число"преобразовыходе э зо свяныйна1 а ател емен(4) Г чае а вани диап част При этом вания нхравной м элементн пульсов дг цепи обратной связи ъ зависимости от характера его реализации (так, на фиг, 2 изображена схема реализации блока 12 на триггере 13 и элементе И 14, работающего и режиме вычитания импульсов).Число-импульсный функциональный преобразователь работает следующим образом.Импульсы входной последовательности поступают иа первый вход блока 12, а с его выхода - на вход счетчика 1Работа узла, образованного счетчиком 1, группами 2 и 3 формирователей, элементами ИЛИ 4-7, элементами 10 и 11 задержки и делителями 8 и 9, аналогична прототипу, прибли" женно описывается выражением у результат преобразования(количество импульсов,поступившее в счетчик 1).При этом степень приближения кданному выражению существенно ньивечем в прототипе, Это достигаетсяза счет увеличения частоты опросавсех управляющих разрядов счетчика,кроме старшего. Так, частота опроса(пъ - 1), , (пъ- п - 1)-,го разрядасчетчика увеличена в два раза, ачастота опроса (и -и -2), , Ипп)-го 3разрядов счетчика - н 2 раз. Спедовательно, режим работы второй части умножителя, образованного каналами, подключенными к входам элемента ИЛИ 4, близок к работе умножителя при постоянном управляющем воздействии, а :составляющая погрешности,.вносимая этой .частью функционального преобразователя, незначительна. Сущестненно снижается составляющая погрешности, вносимаядругой группой. каналов, связанныхс входами элемента ИЛИ 7. Кроме составляющей погрешности, вносимойизменением кода в управляккких раэ 5рядах счетчика, снижается и погрешность от округления, вносимая каждымканалом.Если блок 12 реализован согласноФиг, 2 и его работа описывается выражением н приращениях ду дх-дато общий результат функциональногопреобразования для числа импульсов Х, поступивших на шину вводааргумента, равену- г К". (2)максимальная частота следоодных импульсов может бытьаксимальной рабочей частотеой базы В том случае, когда блок 12 рйализуется аналогично прототипу для режима сложения и содержит элемент ИЛИ и элемент задержки, вход которого является вторым входом бло ка 12, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход и ныход которого являются соответственно первым входом и выходом блока 12, работа блока 12 описывается выражением .ду дх + дкРабота умножителя в этом .случае(уп- равление формирователями групп 2 и 3 осуществляется дополнительным кодом числа у) определяется соотно- шением и общий результат ФункциональногЬ преобразования имеет видщД"у2 2 )бс, (3)Если же блок 12 реализован на узле сложения и узле вычитания; под" ключенном первым входом к выходу уз" ла сложения и к выходу блока 12,. вторыа входом -. к второму входу бло- ка 12, а выходом " к первому входу узла сложения, второй вход которого является первым входом блока 12, работа блока 12 описынается.соотно- шением 1. 22 - 2%77- УТаким образом, рассмотренный число.-импульсный Функциональный пре образонатель позволяет воспроизводить зависимости вида (2), (3) и (4), при этом его абсолютная погреш ность преобразования при е = 12 не превышает двух единиц младшего разряда счетчика, т.е. на порядок меньбсолютной погрешности преобраэо- я прототипа. При этом частотный азон входных сигналов превыаает.отный диапазон прототипа и опре, 1005041деляется частотным диапазоном элементной базы, на которой реализуется преобразователь. Указанные обстоятельства и определяют технико-экономическую эффективность возможного применениячисло-импульсного функцио нального преобразования,Формула изобретения10Число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий счетчик, первую группу из и и вторую группу из п + 1 формирователей импульсов соответственно (где 2 и + 1= ИМ в . ю - количество разрядов2счетчика и два элемента ИЛИ, входы первого из которых подключены к выходам формирователей импульсов пер вой группы, а выход каждого 1 -го (14.1( п ) разряда счетчйка соединен с первым входом 1-го формирователя импульсов первой группы и с первым вхсдом (1 Ф 1) -го формирователя им" 25 .пульсов второй группы, о т л и ч а юц,и й с я тем, что, с целью повышения точности функционального преобразования и расширения диапазона йзменения частоты следований вход ных импульсов, в него дополнительйо введены третий и четвертый эле,менты ИЛИ, делители частоты, элементы задержки и блок алгебраического суммирования, соединенный первым входом с шиной ввода аргумента,вторым входом - с выходом второгоэлемента ИЛИ, а выходом - с входомсчетчика, подключенного выходомпервого разряда к первому входу первого формирователя импульсов второйгруппы, соединенного выходом с первым входом второго элемента ИЛИ,подключенного;. вторым входом черезпоследовательно соединенные первыйэлемент задержки и первый делительчастоты к выходу третьего элементаИЛИ, соединенного первым входомс выходом второго элемента задержки,а вторым входом - с выходом второгоделителя частоты, подключенного входом к выходу первого элемента ИЛИ,а вход второго элемента задержкисоединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, подключенного входами квыходам формирователей импульсоввторой группы, причем второй .входкаждого 1 -го формирователя импульсов первой группы соединен с выходом(а- и -1)-го разряда счетчика, а второй вход каждого 1-го (1)и + 1)формирователя импульсов второй группы - с выходом (в+ 1)-го разрядасчетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССР9 564633, кл. С 06 Г 7/38, 1975.2, Авторское свидетельство СССР9 645155, кл. О 06 Г 7/38, 19791005041 Составитель С.КазинТехред О,Веце .ектор М.Демчик ксеенк Редак 04. Подп нного комитета ССС тений и открытийРаушская наб., -д 64 Тираж ВНИИПИ Государствпо делам иэобре 3035, Москва, жаказ 190 сн филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,