Устройство для возведения в степень

ОПИСАНИЕ 7ИЗОБР ТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских СоЦкалистнческих Республик(22) Заявлено 1403,78 (21) 2590603/18-24с присоединением заявки Мо(5 ЦМ, К,2 6 06 3 3/006 06 С 7/20 Государственный комитет ГССР по аелам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для функционального преобразования входных аналоговых и цифровых сигналов в выходной сигнал.Известно устройство для возведения в степень, содержащее два логарифматора, блок умножения, блок сравО нения, логические элементы И и инверторы Щ ,Недостатками устройства являются сложность конструкции и ограниченные функциональные возможности.Известно также устройство для функционального преобразования, содержащее счетчик, цифроаналоговый преобразователь, функциональный частотный преобразователь и элемент ИЛИ 12 .Недостатком устройства является ограниченный класс воспроизводимых функций.Наиболее близко к предлагаемому изобретению устройство для возведения в степень, содержащее источник опорного напряжения, генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, входы управления которых соединены с соответствующими выходами блока управления, соединенного первым входом с выходом блока задания основания степени, первый аналоговый вход которого подключен к аналоговой шине ввода основания степени, а второй аналоговый вход соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, подключенного аналоговым входом к выходу второго цифроаналогового преобразователя, соединенного аналоговым входом с выходом источника опорного напряжения,причем цифровые входы обоих цифроаналоговый преобразователей подключены к цифровому выходу основного счетчика 13) .Недостаток этого, устройства эаклю. чается в том, что ойдо воспроизводит ограниченный класс функций, т.е. позволяет возводить только в1степень равную в . Кроме того, устройство позволяет возводить в степень, основание которой представле" но только в аналоговой форме.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач./ 3Эта цель достигается тем, чтов устройство для возведения в степеньсодержащее источник опорного йапря- жения, генератор импульсов, подключенный выходом к счетномувходу основного счетчика, входы управления которым соединены с соответ,ствующими выходами блока управления,соединенного первым входом с выходом блока задания основания степени, первый аналоговый вход которого подключен к аналоговой шиневвода основания степени, а второйаналоговый вход соединен с выходомцифроаналогового преобразователя,дополнительно введены блок заданияпоказателя степени, функциональныйчастотный преобраэователь и счетчик,подключенный нходами управления ксоответствующим выходам блокауправления и соединенный счетнымвходом через Функциональный частотный преобразователь с выходом цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого подключен к цифровому выходу дополнйтельного счетчика,а аналоговый вход соединен с выходомблока задания показателя степени,подключенного первым входом к шиневвбдапоказателя степени, вторымвходом - к выходу источника опорногонапряжения, а третьим входом - ксоотнетстнующему выходу блока управления, соединенного вторым входом свыходом обнуления основного счетчика,причем первый цифровой вход блоказадания основания степени, подключенного вторым циФровым входом кцифровому выходу дополнительногосчетчика, соединен с цифроной шинойввода основания степени,Крбме того блок задания основания степени содержит схемусравнения кодов, компаратор и элемент ИЛИ,подключенный выходом к выходу блоказаданйя основания степени и соединейный входами с выходами схемысовпадениякодов и компаратора, первые входы которых подключены соответствеййо к первому цифровому и первомуаналоговому нходам блока зада-ния основания степени," а"вторые входысоединены соответственно со вторымцифровым и вторым аналоговым входамиблока задания основания степени, аблок задания показателя степени содержит переключатель, подключенныйпервым ивторым входами соответственно к первому и второму входам блоказадания показателя степени и сое-:диненйый управляющим входом и выходом соответственно с третьим входоми выходом блока задания показателястепени.На чертеже изображена блок-схемаустройства.Устройство для возведения н сте-пень содержит основной счетчик 1,дополнительный счетчик 2 йодключен- ) ный цифровым выходом к цифровомувходу цифроаналогового преобразователя 3, соединенного выходом черезфункциональный частотный преобразователь 4 со счетным входом счетчика2, Счетный вход счетчика 1 подключен/к выходу генератора 5 импульсон,а аналоговый вход цифроаналоговогопреобразователя 3 соединен с выходомблока б задания показателя степени,Первый цифровой и первый аналоговыйвходы блока 7 задания основаниястепени подключены соответственнок цифровой и аналоговой шине вводаоснования степени, Второй цифровойи второй аналоговый входы блока 715 соединены соответственно с цифровымвыходом счетчика 2 и аналогонымвыходом преобразователя 3. Выходблока 7 подключен к первому входублока 8 управления, соединенного20 вторым входомс ныходом обнулениясчетчика 1 и подключенного выходами к входам управления режимамиработы счетчиков 1 и 2. Блок б задания показателя степени подключенпервым, вторым и третьим входамисоответственно к шине ввода показателя степени, выходу источника9 опорного .напряжения и соответствующему выходу блока 8 управления. Блок 7 задания основания степени содержит схему 10 сравнениякодов, компаратор 11 и элемейт12 ИЛИ.Устройство работает следующимобразом,Замкнутая система, образованнаясчетчиком 2, цифроаналоговым преобразователем 3 и функциональнымчастотным преобразователем 4, прерназначена для формирования экспо 40 ненциальной функции. Код И, накапливаемый в счетчике 2 через времяс момента запуска счетчика, вусловияхиспользования Функциональ-.ного частотного преобразователя 4,обладающего линейной характеристикой с коэффициентом преобразования М, и при напряжении О на аналоговом входе цифроаналогового преобразователя 3,. определяется вы- ражением 50+ КОРи = и,егде М - начальный код счетчика 2,- основание натуральных логарифмов,Ы Выбрав М = 1, О = 1, получаютйщй,РЗнаку "плюс" в этих выраженияхсоответствует работа счетчика 2 нщ 0 режиме сложения, а знаку "минус" -в режиме вычитания.Операция возведения в степеньпроизводится в два такта. Первыйтакт начинается с момента выдачи6 блоком 8 управления на счетчики 1и 2 команд "Сброс 1" и "Сброс 11".При этом счетчик 1 устанавливаетсяв нулевое состояние, а в счетчике2 записывается код И = 1; Для обоихсчетчиков устанавливается режимсложения, в результате:чего счетчик1 начинает суммировать импульсычастоты Г с выхода генератора 5импульсов, а счетчик 2 - импульсыфункционального частотного преобразбвателя 4. При этом напряжениена выходе блока 6 равно Оо в на-.пряжению источника 9. В момент равенства кода счетчика2 коду Ид на цифровой шине ввода основания степени или равенства выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 3 напряжению О, на аналоговой шйне ввода основания степени срабатывают соответственно схема 10 сравнения кодов или компаратор 11, входящие в состав блока 7 задания основания степени, инавыходе этого блока (выходе элемента 12 ИЛИ), формируется сигнал, который поступает на первый вход блока 8 управления. В этот момент времени в .счетчике 1 накапливается кодИ: ГЕПА,,где А - входная величина, определяющая основание степени,т.е, А=И или А=ОдС поступлением на вход блока 8управления сигнала с выхода блока 7начинается второй такт работыустройства. В этот момент по команде"Сброс 11" блока 8 счетчик 2 устанавливается в исходное состояниеИ =1, Кроме этого блоком 8 счетчик1 переводится в режим вычитания,а блок б задания показателя степени управляющим сигналом, поступающим на его третий вход, переводитсяв режим, при котором напряжение на"выходе блока б становится равным От.е. напряжение на шине ввода пока-"зателя степени. Такое изменение выходного напряжения блока б можетбыть получено, например, за счетвыполнения блока б в виде переключателя, первый и второй входы которогоподключены соответственно к шиневвода показателя степени и выходуисточника 9 опорного напряжения,напряжение на выходе которого равно О, а выход переключателя соеди"нен с аналоговым входом преобразователя 3.В том случае, когда показательстепени должен быть задан в видецифрового кода И , блок б может быть ,"вйполнеМ на цифровом делителе напряжения и входном регистре, управляю-" -щем коэффициентом деления этогоделителяВторой такт работы устройствапродолжается дотех "пор;пока код счетчикане станег равным;нулю, В этот момент с выхода обнуления счегчика 1 на второй вход блока 8 управления поступает сигнаЛ, покоторому блок 8 выдает команду "Стоп" на счетчики 1 и 2. Код, накопленный в счетчике 2 к этому моменту времени, равенОВВью. ф,где В - входная величина на шиневвода показателя степени,;например В = О.Таким образом после окончания второго такта в счетчике 2 формируетсявыходной код, равный числу А в степени В. При вычислении степени вида201/ВИьци,алгоритм работы устройства остаетсяпрежним за исключением того, чтона выходе блока задания степени в25 первом такте выходное напряжениеравно О , а во втором такте равно ОВычисление степени видаИЬьх30 осуществляется следующим образом.Первый такт, работы устройствавыполняется так же, как и первыйтакт при возведении в положительную-степень В. В начале второго35 такта блок 10 управления выдает команду Установка , по кот 9 рой счетчик 2 устанавливается в состояниеИ10", где 10" - емкость счетчика 2, кроме этого блок б переводит 40 ся в режим, при котором напряжениена его выходе равно Оь, а обасчетчика 1 и 2 переводятся в режимвычитания. Значение выходного кодасчетчика 2 в момент обнуления счет 45 чика 1 РавноИ = 10 АПри вычислении степени вида-4 ВИьь 1 х.алгоритм работы устройства такой же, как в предыдущем случае, за исключением того, что в первом такте напряжение на выходе блока б равно О , а во второмтакте равно О, Результирующий выходной код счетчика 2 равено -ЧВИ,= 10 Ат.е, при возведении в отрицательную 60 степень результат умножается навеличину 10 д . Это позволяет повыситьточность вычисления. Операция умножения на 10" учитывается сдвигом запятой в выходном коде на и десятич ных знаков влево,Помимо возведения в степень и вычисления значений натуральных логарифмов данное устройство обеспечивает также нахождение величины по ее натуральному логарифму.Численное значение натурального логариФма пА вводится в счетчик 1, а счетчик 2 устанавливается в сос-. тояние Мо = 1 и блоком 8 управления задается режим работы устройства, соответствующий второму такту при вычислении степени вида Мы А, Тогда в момент обнуления счетчика 1 в счетчике 2 Формируется кодВ/Гбаюми.и, выбирая В=Г, получают 15Ьь хЕсли вместо источника 9 опорного йапряженияиспользуется дополнительныйвходной сигнал, то устрой ствоосуществляет возведение в степень, показателькоторой зацан отношением двух входных сигналов.Предлагаемое устройство обладаетболее широкими функциональными воэ можностями по выполнению разного рода функциональных преобразователей в условиях обработки входных сигналов, представленных в виде напряжения или цифрового кода. ЗОФормула йэобретейия1. Устройство для возведения в Зстепень, содержащее источник опорного напряжения, генератор импульсов,подключенный выходом к счетномувходу основного счетчика, входы управления которого соединены с соответствующими выходами блока управления, соединенного первым входом свыходом блока задания основаниястепени, первый аналоговый вход которого подключен к аналоговой шиневвода основания степени, а второйаналоговый вход соединен с выходом .цифроаналогового преобразователя, "-от л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения класса решаемыхзадач, в него введены блок задания 50показателя степени, функциональныйчастотный преобразователь и дополнительный счетчик, подключенный .входами управления к соответствующим выходам блока управления и сое диненный счетным входом через функциональный частотный преобразователь с выходом цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которогоподключен к цифровому выходу дополнительного счетчика,а аналоговыйвход соединен с выходом блока задания показателя степени, подключенного первым входом к шине ввода показателя степени, вторым входом -к выходу источника опорного напряжения, а третьим входом - к соответствующему выходу блока управления,соединенного вторым входом с выходом обнуления основного счетчика,причем первый цифровой вход блоказадания основания степени, подключенного вторым цифровым входом к цифровому выходу дополнительного счетчика, соединен с цифровой шинойввода основания степени,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задания основания степени содержитсхему сравнения кодов, компаратор иэлемент ИЛИ, подключенный выходомк выходу блока задания основания степени и соединенный входами с выходами схемы совпадения кодов и компаратора, первые входы которых подключены соответственно к первому цифровому и первому аналоговому входамблока задания основания степени,а вторые входы соединены соответственно со вторым цифровым и вторыманалоговым входами блока задания основания степени,3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задания показателя степени содержитпереключатель, подключенный первыми вторым входами соответственно кпервому и второму входам блока задания показателя степени и соединенный управляющим входом и выходомсоответственно с третьим входом ивыходом блока задания показателя степени. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 481918, С 063/00, 1972.2. Авторское свидетельство СССРР 416705, С 06 С 7/26, 1971.3. Авторское свидетельство СССРР 369578, С 06 С 7/20, 1971 (прототип),744655 Селовская Т авитель С. Казиновед О. Андрейко Корректор Н, Сте едактор Л каз 3818/15 1130 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 или Тир ИИПИ Гос но дела Москва75 арс изо Ж-З Под венного комитет ретений и откры Раушская наб.