Устройство для извлечения корня квадратного

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ЛЬСТШ ополнительиое к авт. саид-ву -а явлено 07.01 . 80 (21) 2865126/18-24 51)М, Кл. 6 06 Г 7/552 присоединением заявки Ж сударстеанныи комитет СССРПриорите по делам иэобретени л иков ано 30. 10 . 81Бвллетеихрытин Да бликования описания 30 .1 0.81 72) Авторы изобретен Г, Н. Лавров М. До(71) Заявител Специальное конструкторское бюро микроэл в приборостроении) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОРНЯ К ОГО Г 1 и У(й), соотв Изобрететельной и иназначеноного из дв астноставные ычислиике и предня квадрат ся к и те ия к е относи ерительн венно для извлечеоичного исла(с) = - 1 п д о Оп 11 ная частота;- числовые емкости торов с последо переносом, числа п(С) импуль тоты 11 - И(сЦвенства нтегр тель и коррекци ностной ча новления р ами разо устаом этого у быстродейс рекция п(с частотои, кот малой, особен ее ча зую т а ение быбретения - поустройства. родеистви Известно устройство для извлечения корня квадратного, содержащее счетчики, схемы сравнения кодов, триггеры 11Недостатком устройства является низкая точность, вызванная тем, что 1 в оно позволяет получать только целочисленные значения корня, и низкое быстродействие. 1Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство (2гпя извлечения корня квадратного содержащеетри интегратора с последовательным переносом и реверсивный счетчик. В известном устройстве производится преобразование кода входного сигнала Й и кода результата извлечения корня квадратного П(1), в Недоста ется низко тем, что к разностной быть очень нивании об Цель изойства являе, вызванноероизводитсярая можето при урав87753Поставленная цель достигается тем,что в устройство для извлечения корняквадратного, содержащее интеграторы иреверсивный счетчик, причем входы первого и второго интеграторов подключены к входу опорной частоты устройства,управляющий вход первого интеграторасоединен с информационным входом устройства, выход второго интеграторасоединен со входом третьего интегратора, введены регистр, два счетчика,группа элементов И, элементы И, ИЛИ иблок коррекции, причем входы первогои второго счетчиков подключены к выходам первого и третьего интеграторовсоответственно, а выходы переполнения - к первому и второму входам блока коррекции, информационные выходыпервого счетчика. соединены с первымивходами элементов И группы, вторыевходы которых соединены с выходами регистра, подключенными к управляющимвходам второго и третьего интеграторов, а выходы элементов И соединены)со входами элемента ИЛИ, входы сложения и вычитания реверсивного счетчика соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И,первые входы которых подключены к выходу элемента ИЛИ, вторые - к первому,а третьи - соответственно ко второмуи третьему выходам блока коррекции,четвертый выход которого соединен совходами сброса первого и второго счетчиков, первого, второго и третьего ин 35теграторов и входам управления записью регистра, входы которого соединеныс выходами ревер"ивного счетчика. Блок коррекции содержит два триггера, три элемента И, элемент ИЛИ, при 40 чем первые входы первого и второго триггеров являются соответственно первым и вторым входами блока коррекции, вторые входы подключены к выходу первого элемента И, соединенного с четвер тым выходом блока, входы первого элемента И соединены соответственно с первыми выходами первого и второго триггеров, подключенными к первым входам соответственно второго и третьего 5 О элементов И и являются вторым и третьим выходами блока коррекции, вторые выходы первого и второго триггеров подключены ко вторым входам соответственно второго и третьего элементов И, 55 выходы которых соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока коррекции.К всловая емкость счет где 4 и оры 2 и 3 с последовательом, соединенные последовавход управляющего кода котся код результата предыечения корня квадратного т частотно-импульсную по- ность с частотой следоваИнтеграным перено тельно, на торых пода дущего изв п, формиру следовател И О 4На чертеже приведена блок-схема устройства для извлечения корня квадратного.Устройство состоит из интеграторов (с последовательным переносом 7 1-3, счетчиков 4 и 5, реверсивного счетчика 6, регистра 7, группы элементов И 8, элементов И 9, 10 и ИЛИ 1 блока 12 коррекции включающего в себя триггеры 13 и 14, элементы И 15-17 и ИЛИ 18.Счетчики 4 и 5 представляют собой двоичные счетчики импульсов, инверсный выход каждого триггера которых соединен со входом триггера следующе-. го разряда.Регистр 7 состоит из О-триггеров, входы синхронизации которых объединены в общую шину управления переносом, а О-входы триггеров являются входами регистра.Устройство работает следующим образом.Перед началом каждого цикла извлечения корня квадратного интеграторы1-3 с последовательным переносом, счетчики 4 и 5, триггеры 13 и 14 блока 12 коррекции сбрасываются в ноль, а результат предыдущего извлечения корня Квадратного и переносится из реверсивного счетчика 6 в регистр 7.Интегратор 1 с последовательным переносом формирует частотно-импульсную последовательность с частотой следования импульсов Г 1, 1 выражение 1), пропорциональной величине входного сигнала М, поступающего на вход счетчика 4. Последний используется в качестве делителя частоты Г 1, и, кроме того, совместно с элементами И 8 и элементом ИЛИ 11 образует интегратор с последовательным переносом, на выходе которого формируется частотно- импульсная последовательность коррекции с частотой следования импульсов877530 б14, т. е. за интервал времени коррекции Ьй(8) З 5 Тогда разность Ы частот 1),) и можно представить следующим образом: дГ пппьп -з 1 и и 1 1дп где в - числовая емкость интегратоиров 2 и 3.Черовремя 1),) от начала цикла из-. влечения корня квадратного М 2 Гпоследний триггер счетчика 4 устанавливается в единичное состояние и устанавливает в единицу триггер 13 блока 12 коррекции.Через время С от начала цикла изИвлечения корня квадратного устанавливается в единичное состояниепоследний триггер счетчика 5 и устанавливает в единицу триггер 14При равенстве частот )й) = Г триггеры 13 и 14 устанавливаются в единицу в одно и то же время. При этом на выходе схемы неравнозначности, образованной элементами И 15 и 16 и элементом ИЛИ 18, находится нулевой потенциал, который запрещает прохождение импульсов коррекции с выхода элемента ИЛИ 11 на вход реверсивного счетчика б, где остается результат предыдущего извлечения корня квадратного и. С учетом выражений (7), (1) и (4) Если частоты Г и ГИ не равны, то один из триггеров 13 и 14 блока 12 коррекции сработает раньше. При этом на выходе элемента ИЛИ 18 появляется единичный потенциал, разрешающий прохождение импульсов корректирующей последовательности ФК на один из входов вычитающего счетчика б (прина вход сложения, при 1Г) - на вход вычитания), При установке в единицу второго триггера блока )2 на выходе элемента ИЛИ 18 появляется нулевой потенциал и поступление импульсов последовательности ГК на вход счетчика б прекращается, а на выходе элемента И 17 появляется импульс сброса, производящий установку в ноль интеграторов 1-3, счетчиков 4 и 5, триггеров 13 и 14 и перенос кода из счетчика б в регистр 7, При этом за время между установками в единицу триггеров 13 и в счетчик 6 поступает количество импульсов дп, равное а с учетом выражений (9), (5), (6) и(3) 64 и 1 1 М 2 Я , Ю) и в счетчике 6 устанавливается числопрЕЭ ирЕ = п + Ь,п,пропорциональное корню квадратному из входного числа й,Справедливость последнего утверждения вытекает из следующих соображений. Число Й, из которого извлекается корень квадратный, можно представить как квадрат откорректированного на величину Ьп предыдущего результата извлечения корня, умноженный на коэффициент)лИ При выполнении условия 2 п ) Ьп извыражения (13) следует, что а с учетом выражения (4) того, что50 и 55что соответствует выражению (10),Предлагаемое устройство выгодно от.личается от известного, ибо имеет гораздо более высокое быстродействие.877530 8 Г 10= ЗС . 10 Сг)19,8.С 111 Формула изобретения59,4.С г 1 При неравенстве частот 11(1 и Г(1) (выражения 1 и 2) в известном устройстве для извлечения корня квадратного возникает переходный процесс, опреде" аяющийся уравнениемГ (д-Гд = п(О(5)Из (15) с учетом (1) и (2) следует что длительность переходного процесса С составляет где ( - относительная погрешность Здесь пф - фактически полученное значение корня квадратного из числа (1. Для предлагаемого устройства время 25 цикла извлечения корня квадратного составит большее из времени или При 111 7 11 ц с учетом выражений (16)(л При д = 0,001, в = 2 и номиналь 7ном значении про, = 1000, что имеетместо в реальном извлекателе корняквадратного,Если условие 2 п ) Ь и не выполня" ется, для точного извлечения корня квадратного в предлагаемом устройстве требуется несколько циклов извле" чения корня. При использовании предлагаемого устройства в реальных электрических системах, где действующие значения напряжения и силы переменно" го тока могут изменяться в пределах О,5-1,5 от их номинальных значений, а следовательно, и изменяется в пределе от 500 до 1500, максимальное время извлечения корня квадратного необ ходимо при изменении и от 500 до 1500 или наоборот и составит при погрешности менее 0,001, как показывают экспериментальные исследования, ие болеетрех циклов, т. е. Таким образом, даже в этом случае предлагаемое устройство выигрывает в быстродействии по сравнению с известным, поскольку 1, Устройство для извлечения корня квадратного, содержащее интеграторы и реверсивный счетчик, причем входы первого и второго интеграторов подключены к входу опорной частоты устройства, управляющнй вход первого интегратора соединен с информационным входом устройства, выход второго интегратора соединен с входом третьего интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены регистр, цва счетчика, группа элементов И, элементы И, ИЛИ и блок коррекции, причем входы первого и второго счетчиков подключены к выходам первого и третьего интеграторов соответственно, а выходы переполнения - к первому и второму входам блока коррекции, информацион - ные выходы первого счетчика соединены с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых соединены с выходами регистра, подключенными к управляющим входам второго и третьего интеграторов, а выходы элементов И соединены с входами эле(:(ента ИЛИ, входы сложения и вычитания реверсного счетчика соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых подключены к выходу элемента ИЛИ, вторые - к первому, а третьи - соответственно к второму и третьему выходам блока коррекции, четвертый выход которого соединен с входами сброса первого и второ" го счетчиков, первого, второго и третьего интеграторов и входам управления записью регистра, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика.2. Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю. щ е е с я тем, что блок коррекции содержит два триггера, три элемента И, элемент ИЛИ, причем первые877530 10 ставитель Н. Желобановахред А. Ач Корректор Г. Огар едактор Б ра Тираж 748 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РауПодписноеомитета СССР аказ 9616/73 открыти кая наб., д, 4/ илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна входы первого и второго триггеров являются соответственно первым и вторымвходами блока коррекции, вторые входыподключены к выходу первого элементаИ, соединенного с четвертым выходомблока, входы первого элемента И соединены,соответственно с первыми выходами первого и второго триггеров,подключенными к первым входам соответственно второго и третьего элементов 1 ОИ и являются вторым и третьим выходамиблока коррекции, вторые выходы первогои второго триггеров подключены к вторым входам соответственно второго итретьего элементов И, ьыходы которыхсоединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является первым выходомблока коррекции,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 694779, кл . С 06 Г 7/38, 1970.2. Нцпс 1 Ь,1 . 01 д 1 Са 1 йесЬп 1 цпе Гозща 11 сощрцйай 1 опз. Ь . Вгей. 1.,В. Е.,1959, ч. 19 (прототип).