Цифровой масштабный преобразователь

(19) (1) ОС О Р Д ЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Смолов В.Б., Фомичев В.С. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые нелинейные вычислительные устройства. Л "Энергия", 1974, с. 196.2. Авторское свидетельство СССР Р 857980, кл. С 06 Г 7/548, 1979 (прототип).(54)(57) ЦИФРОВОЙ МАСШТАБНЪЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий входной и выходной сдвигатели, блок маскирования, дешифратор, два коммутатора и сумматор, причем вход аргумента преобразователя соединен с информационными входами входного сдвигателя и блока маскирования управляющие входы .которых соединены с входами соответственно двоичного порядка длины интервала разбиения исходной шкалы и маски преобразователя,входы .опорных точек и двоичных порядков коэффициентов преобразования которого, соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходомдешифратора, выход блока маскирования соединен с информационнымВ входом выходного сдвигателя,управляющий вход которого соединен с выходом второго коммутатора, выходы . первого коммутатора и выходного сдвигателя соединены с входами сумматора, выход которого соединен с выходом преобразователя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения точности при равенстве коэффициентов преобразования степени числа два, вход дешифратора соединен с выходом входного сдвигателя.55 1 10864Изобретение относится к цифровойвычислительной технике, более конкретно к цифровым масштабным преобразователям, используемым в измерительно-вычислительных системах,5например в системах для регистрацииспектров в ядерной физике (понятие"спектр" в ядерной физике близкок понятию "гистограмма"), и предназначено для решения, задачи масштаб"ного преобразования значений целойвеличины, соответствующих некоторойисходной равномерной шкале, в значения, соответствующие сжатой шкале,.разные точки которой могут соответствовать одинаковому илиразномуколичеству точек исходной шкалы,с коэффициентами преобразования,являющймися стейенью числа два,Известен цифровой масштабный пре 20образователь, содержащий регистр дляприема значения преобразуемой величины (аргумента), блок для определенияномера интервала значений преобразуемой величины, два шифратора констант и блок для сложения и умножения, включающий в себя узел управле-.ния, узел поочередного выделенияразрядов множителя, регистр сдвигамножик )го, накапливающий сумматорсо входным коммутатором 1.30Недостатком этого преобразователяявляется низкое быстродействие.Наиболее близким по техническойсущности к предложенному являетсяпреобразователь, содержащий узел З 5маскирования, входной и выходной. сдвигатели, дешифратор, сумматор идва коммутатора, информационныевходы входного двигателя и узла маскирования служат для подачи значения 40преобразуемой велччины, управляющийвход входного сдвигателя, входмаски в узле маскирования и информационные входы обоих коммутаторов слу.жат для подачи контстант, входы 45сумматора соединены с выходом первого коммутатора и выходного сдвига.теля, у которого управляющий входсоединен с выходом второго коммута-фтора, а информационный вход - с выходом узла маскирования, выход дешифратора соединен с управляющимивходами коммутаторов. Кроме того,преобразователь содержит .такжеинкрементор (дополнительный сумматор), установленный между выходомвходного сдвигателя и входом дешифратора, и дешифратор нуля,.у 28 2которого вход соединен с выходом узла маскирования, а выход - с входом добавления "1" в инкременторе ф,Недостаток известного устройства заключается в том, что при числе интервалов шкалы, большем одного возможны погрешности преобразования, если преобразуемое число равно целой степени числа два.Целью изобретения является упрощение преобразователя и повьппение точности при равенстве коэффициентов преобразования степени числа два.Ноставленная цель достигается тем, что в цифровом масштабном преобразователе, содержащем входной и выходной сдвигатели, блок маскирования, дешифратор, два коммутатора и сумматор, причем вход аргумента преобразователя соединен с информационными входами входного сдвигателя и блока маскирования, управляющие входы которых соединены с входами соответственно двоичного порядка длины интервала разбиения исходной шкалы и маски преобразователя, входы опорных точек и двоичных порядков коэффициентов преобразования которого соединены соответственно с информационными входами первого и второго коммутаторов, управляющие входы которых соединены с выходом дешифратора, выход блока маскирования соединен с информационным входом выходного сдвигателя, управляющий вход которого соединен с выходом второго коммутатора, выходы первого коммутатора и выходного сдвигателя соединены с входами сумматора, выход которого соединен с выходом преобобразователя, вход дешифратора соединен с выходом входного сдвигателя.На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг.2 - диаграмма соответствия исходной и сжатой шкал.Цифровой масштабный преобразователь (фиг.1) содержит входной сдвигатель 1, дешифратор 2, коммутаторы 3 и 4, блок 5 маскирования, выходной сдвигатель 6, сумматор 7, входы 8-13 преобразователя.Для повьппения быстродействия преобразователь может быть выполнен однотактным. В этом случае связи-, покаэанные на чертеже, будут потенциальными. Все блоки преобразо(6) КЬ 1 = 2 3вателя могут быть выполнены известными способами.Блок 5 маскирования выполнен, например, по схеме логического поразрядного умножения и содержит набор элементов И, по одному элементу И на каждый разряд преобразуемой величины х и маски М, подаваемых на входы 9 и 11 блока 5 соответственно. Кроме того, блок 5 может содержать также регистр с входным набором элементов И.Преобразователь работает следующим образом.Перед началом работы на входы 10-13 преобразователя подаются константы, которые сохраняются на этих входах постоянно в процессе масштабного. преобразования потока величин х, подаваемых на входы 8 и 9. Эти константы, представляющие собой параметры сжатой шкалы, определяют- ся предварительно в соответствии с диаграммой на фиг.2 следующим образом.Исходная равномерная шкала Х,на которой отложены исходные значения Осхс хдс(1) предварительно разбивается на рав-.ные соприкасающиеся интервалы значений, имеющие длину Ь, равную целой степени числа два,где и -целое, и ) 1. Эти интервалы имеют номера Начальным точкам этих интервалов исходной шкалы соответствуют.значения х; , а конечным точкам -,минзначения х; , с н1 МОКС 1 минДля каждого.д-го, интервала исходной шкалы Х предварительно задают шаг Ь сжатия, равный целой степени числа два,гдеК;=0,1,2,3,. 1086428 4Исходная шкала Х преобразуетсяв заданную сжатую шкалу У на кото.рой отложены преобразованные значе- ния Например, У = 0 или 1.Каждому д-му интервалу значенийисходной шкалы Х соответствует -йинтервал значений сжатой шкалы У,имеющий длину ; Эти интервалы значений сжатойшкалы также являются соприкасающимися. Каждый д-й интервал значений сжатой шкалы определен точкой нача ла интервала, соответствующей значению У и точкой конца этоготМининтервала, соответствующей значению У Ч мдкПри этом имеет место равенство 251 Маркс 1 мнН,+Ч -чЗначения, соответствующие точкам начала (+1)-го интервала сжатой шкалы, предварительно вычисляются 30 с учетом формулы (3) по формуле где ,мин = геИН приМаксимальное количество (р+1) интервалов разбиения шкал фиксированои равно количеству констант, которые могут быть поданы одновременно на входы каждого из коммутато ровЗи 4Сжатую шкалу задают константамии, К 1, М, и константами У = У1 1 минКонстанты и и К определяются 14 зформул (2) и (6);45 и = 1 о 82 Ь (11) К = 1 оя 1;, (12) Двоичная маска М определена формулойМ=Ь=2 -1(13) и ее двоичный код имеет вйд М = 0011, (14)где количество единиц, расположенных подряд, начиная с младшего разряда, равно и."1 зим "Ъ 1 5Константы К;, Т; задаются для всех интервалов. Эти константы и константы п и М определяются предварительно, например, при по- . мощи ЭВМ и до начала работы преобразователя вводятся во внешний источник констант (не показан), подключенный к входам 10-13.Таким образом, в процессе работы преобразователя на входы 10 сдви- О гателя 1 постоянно подана константа п сдвига,.определенная формулой (11) на входы 11 блока 5 - дво-. ичная маска М, определенная формулой (13), на входы 13 - константы К для всех интервалов, определенные формулами (12); на входы 12 - . константы 11 МиНдля всех интервалов, определенные формулой (10)Очередное исходное целое двоич ное число х, соответствующее исходной шкале, поступает на вход 8 сдвигателя 1 и на вход 9 блока 5 маскирования. Сдвигатель 1 сдвигает число х на и разрядов вправо, после 2 чего на его выходах образуется двоичный код номераинтервала 11= х2 1 (15) что эквивалентно выполнению операции деления целых 6Дешифратор 2 преобразует двоичный код номера д в один из сигналовуправления коммутаторами 3 и 4.По1-му сигналу, поданному на управляющие входы коммутаторов 3 и .4, навыход коммутатора 4 пропускаетсяконстанта К а на выход коммута-тора 3 - койстанта У и, Далееконстанта К 1 поступает в качествеконстанты сдвига на управляющиевходы сдвигателя 6, который сдвигает на К разрядов вправо число дх,поступившее с выходов блока 5 маскирования,-К,6 У 1: ДХ 2 , (91 что эквивалентно операции деленияцелых т.е. ду - целая часть частного.1ЬхЬ;Сумматор 7 вычисляет искомое преобразованное значение у, соответствующее сжатой шкале У(17) 4 ОЬх хЛМ,где Л в ,знак поразрядного логического умноженияЭта операция маскирования в данном случае эквивалентна операции взятия остатка по йоду люЬх щ х шой 1 (18) При этом слагаемое 3;,ин пос"тупает на вход сумматора 7 с выходовкоммутатора 3, а слагаемое .ау- свыходов сдвигателя 6,Припоступлении очередного исходного числа х на входы 8 и 9описанный процесс масштабного преобразования повторяетсяИсключение погрешности преобразования обеспечивается тем, чтовход дешифратора 2 соединен с вылходом сдвигателя 1 непосредственно,а не через инкрементор, как этосделано в прототипе. Это позволяеттакже упростить устройство (исключены инкрементор и дешифратор нуля).