Устройство для вычисления показателя экспоненциальной функции

(51) ОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт электродинамики АН(56) Авторское свидетельство СССР 824230, кл; С 06 С 7/24, 1981.Авторское свидетельство СССРР 1043677, кл. С 06 С 7/24, 1983(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОЙ ФУНКЦИИ(57) Изобретение может быть использовано при исследовании процессов,которые описываются экспоненциальнойфункцией. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности его работы достигается засчет введения третьего элемента ИЛИи изменения совокупности связей между элементами. Работа устройстваосуществляется циклически, причемкаждый цикл состоит из п тактов,количество которых соответствуетразрядности регистров сдвига, 2 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольУстройство для вычисления показа теля экспериментальной функции работает следующим образом.В режиме исходной установки на .первом выходе 31 блока 13 управлениясигналы от"утствуют, а на втором4032 и четвертом 34 вырабатываются сигналы, которые устанавливают триггеры 5 и 6 и счетчик 11 в нулевое состояниеРазрешающие сигналы инверсных выходов триггеров 5 и б поступают соответственно на входы управления регистров 9 и 10 сдвига и обеспечивают установку их в нулевое состояние, так как установочный. вход регистра 9 сдвига подключен к шине нулевого потенциала, а на установочный вход регистра 10 сдвига поступают нулевые сигналы с выхода сум - матора 7.В режиме вычисления показателя 55 экспоненциальной функции входы 18 и 19 эталонных напряжений подключают к источникам эталонных напряжений,50 зовано при исследовании процессов,которые описываются экспоненциальной функцией. 5Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности егоработы.На фиг.1 изображена функциональная схема устройства, на фиг.2 10функциональная схема блока управления.Устройство для вычисления показателя экспоненциальной функции содержит пороговые элементы 1 и 2, генераторы 3 и 4 одиночных импульсов,КЯ-триггеры 5 и б, сумматор 7, элемент ИЛИ 8, регистры 9 и 10 сдвига,счетчик 11, блок 12 индикации, блок13 управления, элементы И 14-16, информационный вход 17, входы 18 и 19задания первого и второго эталонныхнапряжений,Блок 13 управления (фиг.2) содержит генератор 20 импульсов, распределитель 21 импульсов, группу ключей22, последовательную схему 23 сравнения, элементы ИЛИ 24 и 25, элементы И 26 и 27, элемент 28 задержки,первый и второй переключатели 29 30и 30 режима работы, первый, второй,третий, четвертый и пятый выходы 31 -35 блока управления соответственно,вход блока 36 управления. задающих два уровня эталонного напряжения П и Па на информационный вход 17 устройства подается аналоговый сигнал, изменяющийся по экспоненциальному закону Ц == Це ,где Пд - начальное значение входного напряжения, К - показатель экспоненциальной функции, С - время. В исходном состоянии на выходах пороговых элементов 1 и 2 действует сигналылогического нуля. Как только входное напряжение, действующее на информационном входе 17, достигает первого уровня эталонного напряжения П, срабатывает пороговый элемент 1, на выходе которого формируется сигнал логической единицы. Выходной сигнал порогового элемента 1 запускает генератор 3 одиночных импульсов, на тактовый вход которого с первого выхода 31 блока 13 управления поступает последовательность импульсов.Выходной импульс генератора 3 одиночных импульсов устанавливает триггер 5 в единичное состояние, на прямом выходе которого формируется сигнал логической единицы, снимающей блокировку элемента И 14, Последовательность импульсов, формируемая блоком 13 управления на его третьем выходе 33, поступает через элемент И 14 и элемент ИЛИ 8 на первый вход последовательного двоичного сумматора 7, на второй вход которого сдвигается под действием синхронизирующих импульсов пятого выхода блока 13 управления начальный нулевой двоичный код регистра 9 сдвига. За время и тактов, где и - количество разрядов регистра 9 сдвига, на первый вход сумматора 7 поступает один импульс, который увеличит начальный двоичный код на единицу, и результат с выхода сумматора 7 записывается в регистры 9 и 10 сцвига под действием синхронизирующих импульсов пятого выхода 35 блока 13 управления. В последующие такты работы устройства в регистрах 9 и 10 сдвига формируется двоичный код, соответствующий количеству импульсов, поступающих через каждые и тактов с третьего выхода 33 блока 13 управления через элементы И 14 и ИЛИ 8 на первый вход сумматора 7.Так будет продолжаться до техпор, пока не сработает пороговый элемент 2, который срабатывает при достижении входного напряжения на входеО 20 17 второго уровня эталонного напря,жения 11. В этом случае на выходе порогового элемента 2 формируется сигнал логической единицы, который запускает генератор 4 одиночных импульсов, на тактовом входе которого действует последовательность импульсов первого выхода 31 блока 13 управления. Выходной сигнал генератора 4 одиночных импульсов устанавливает триггер Ь в единичное состояние, при котором сигнал инверсного выхода триггера 6 подключает информационный вход регистра 10 сдвига к его выходу и Ьлокирует элемент И 14, 5 а сигнал прямого выхода триггера 6 снимает блокировку элементов И 15 и 1 Ь.К моменту установки триггера 6 в единичное состояние в регистры 9 и 10 сдвига устанавливается двоичный код, значение которого пропорционально интервалу времени, между событиями перехода входного напряжения через первый и второй уровни эталонного напряжения. Двоичный код регистра 10 сдвига циркулирует без изменения с выхода на его информационный вход, а также поступает через элементы И 15 и ИЛИ 8 последовательно во времени, начиная с младшего разряда, на первый вход последовательного двоичного сумматора 7, на второй вход которого под действием синхрОнизирующих импульсов пятого 35 выхода 35 блока 13 управления сдвигается двоичный код регистра 9 сдвига. За каждые п тактов работы устройства, где и - количество разрядов регистров 9 и 10 сдвига, выпол няется один цикл суммирования двоичных кодов регистров 9 и 10 сдвига11 оскольку выход сулматора 7 соединен с информационным входом регистра 9 сдвига, то в регистре 9 сдвига на капливается двоичньп код, равный произведению количества циклов суммирования на величину двоичного ко; в ,а регистра 10 сдвига, В это время десятичный счетчик 11 выполняет под счет количества циклов суммирования сумматором 7, так как через каждые п-тактов на его информационном входе действует импульс третьего выхода 33 блока 13 управления, пос тупающий через элемент И 15, Так будет продолжаться до тех пор, пока двоичный код регистра 9 сдвига не достигнет заданного группой ключей 22 двоичного кода. Двоичньп код регистра 9 сдвигается под действием синхронизирующих импульсов пятого выхода блока 13 управления на вход блока 13 управления, где сравнивает-. ся с заданным значением. Если двоичньп код в регистре 9 сдвига достиг или превысил заданное значение, то блок 13 управления вырабатывает на втором выходе 32 сигнал, который сбрасывает триггеры 5 и 6 в нулевое состояние, при котором элементы И 14-16 блокируются и вычисление показателя экспоненциальной функции заканчивается. В счетчике 11 фиксируется значение показателя экспоненциальной функции которое индицируется блоком 12 индикации.Блок 13 управления (фиг.2) работает следующим образом,В исходном режиме с помощью второго переключателя режима работы 30 первый выход 31 подключают к шине логического нуля, и с помощью второго переключателя режима работы 29 подключают выход генератора 20 импульсов к четвертому выходу 34 и к третьему входу элемента ИЛИ 25, через который выходные сигналы генератора 20 импульсов поступают на второй выход 32,Генератор 20 импульсов формируетг1 оследовательность тактовых сигналов частоты Г, которая поступает на пятый выход 35 и на вход п-канального распределителя 21 импульсов. На п выходах распределителя 21 импульсов формируется и последовательностей сигналов часоть Й/и, сдвинутых один относительно другого на время 1/Г. Каждый выходной сигнал распределителя 21 импульсов совпадает с моментом считывания соответственно разряда двоичного кода с выходов регистров 9 и 10 сдвига. Последовательность импульсов первого выходараспределителя 21 импульсов, поступающая на третий выход 33, совпадаетпо времени со сдвигом первого (младшего) разряда двоичных кодов в регистрах 9 и 10 сдвигаПоследовательность импульсов последнего и-го выхода распределителя 21 импульсов,поступающая на вторые входы элементов И 26,27,. совпадает по времени сосдвигом последнего и-го разряда(2) 15 20 55 двоичных кодов в регистрах 9 и 10 сдвига,С помощью группы ключей 22, выполненных,например в виде клавишного переключателя, каждый выход распределителя 21 импульсов может быть подключен к соответствующему входу элемента ИЛИ 24, Заданное значение двоичного кода устанавливается на группе ключей 22 путем коммутации выходов распределителя 21 импульсов ивходов элемента ИЛИ 24 в единичныхразрядах задаваемого двоичного кода,11 осле установки заданного значениядвоичного кода на группе ключей 22на выходе элемента ИЛИ 24 формируется последовательный и-разрядный двоичный код, период повторения которого равен и/Й или и тактов,В режиме вычисления показателяэкспоненциальной функции с помощьювторого переключателя 30 режима работы первый выход 31 подключают через элемент 28 задержки на длительность импульса генератора 20 к последнему 25 и-му выходу распределителя 21 импульса, На выходе ключа 29 действует сигнал логического нуля, который поступает на выход 34 и третий вход элемента ИЛИ 25. Схема 23 сравнивает заданный последовательный двоичный код, действующий на выходе элемента ИЛИ 24 с текущим значением двоичного кода, сдвигаемого с выхода регистра 9 сдвига на вход 36 блока 13 управ 35 ления. В случае равенства или превышения заданного на группе ключей 22 значения двоичного кода на первом .или втором выходах последовательной схемы 23 сравнения формируется сигнал логической единицы, который снимает блокировку элементов И 26 или И 27 соответственно, Импульсный сигнал последнего выхода распределителя 21 импульсов проходит через эле мент И 26 или И 27 на выход элемента ИЛИ 25 и далее по шине 32 поступает на К-входы КБ-триггеров 5 и 6.11 осле каждого цикла сравнения последовательных и разрядных кодов схема 23 сравнения сбрасывается в исходное состояние импульсным сигналом, поступающим с выхода элемента 28 задержки. Заданный двоичный код, устанавливаемый группой ключей 22 блока 13 управления, определяется заранее для определенных уровней эталонных напряжений 11 и Б . Соотношение для определения заданного двоичного копя можно определить следующим образом.Показатель экспоненциальной функции .определяют из соотношений гдеи- моменты времени срабагтывания пороговых элементов 1 и 2соответственно,К 1 - величина двоичного кода,накопленного в регистрах 9 и 10 к моменту Времени сг)и - количество разрядов регистров 9 и 10;- частота генератора 20 импульсов.Из соотношений (1) и (2) получаем выражение для величины заданного двоичного кода: Величина С в двоичном коде определяетзаданный двоичный код.При достижении соотношения КК =.ЕК С (4)1схема сравнения блока 13 управления останавливает процесс вычисления показателя А экспоненциальной функции, величина которого фиксируется в счетчике 11. Формула изобретения Устройство для вычисления показателя экспоненциальной функции, содержащее первый и второй пороговые элементы, первый и второй генераторы одиночных импульсов, первый и второй КБ-триггеры, сумматор, первый и второй регистры сдвига, первый, второй и третий элементы И, счетчик, блок индикации и блок управления, содержащий генератор импульсов, распределитель импульсов, элемент задержки, два переключателя режима работы, группу ключей, два элемента ИЛИ, последовательную схему сравнения, четвертый и пятый элементы И, причем выход генератора импульсов соединенс входом распределителя импульсов,выходы которого соединены с соответствующими информационными входамиключей группы, управляющие входы которых соединены с входом кода условияокончания работы устройства, выходыключей группы через первый элементИЛИ соединены с первым информационнымвходом последовательной схемы сравнения, тактовый вход и вход сброса 10которой соединены соответственно свыходом генератора импульсов и с выходом элемента задержки, и-й выходраспределителя импульсов соединенс входом элемента задержки и с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами равенства и превышения последовательной схемы сравнения, выходы четвертого и пятого элементов И соединеныс первым и вторым входами второгоэлемента ИЛИ, третий вход которогосоединен с выходом первого переключателя режима работы, информационный 25вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход элементазадержки соединен с информационнымвходом второго переключателя режимаработы, первые входы первого и второ 30го пороговых элементов соединены синформационным входом устройства,второй вход первого порогового элемента соединен с входом задания первого эталонного напряжения устройства, вход задания второго эталонногонапряжения которого соединен с вторым:.одом второго порогового элемента,выход второго переключателя режимаработы блока управления соединен с щтактовыми входами первого и второгогенераторов одиночных импульсов 1входы запуска которых соединены свыходами соответственно первого ивторого пороговых элементов, выходыгенераторов одиночных импульсов соединены с Я-входами соответствующихКЯ-триггеров, К-входы которых соединены с выходом второго элемента ИЛИ блока управления, первый выход распределителя импульсов соединеН спервыми входами первого и второгоэлементов И, вторые входы которыхсоединены соответственно с инверсными прямым выходами второго КЯ-триггера, инверсный и прямой выходы первого КЯ-триггера соединены соответственно с входом задания начальных условий первого регистра сдвига и третьим входом первого элемента И, прямой выход второго КБ-триггера соединен с первым входом третьего элемента И, первый вход сумматора соединен с выходом первого регистра сдвига,информационный вход которого соециненс выходом сумматора, устано 1 очныйвход первого регистра сдвига соединен с входом логического нуля устройства, выходы первого переключателярежима работы и генератора импульсовблока управления соединень; соответственно с установочным входом счетчикаи входами синхронизации первого ивторого регистров сдвига, выход второго элемента И соединен со счетнымвходом счетчика, выходы которого соединены с входами блока индикации,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью упрощения устройства и повышения надежности, в него введен тре-.тий элемент ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом сумматора, причем выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И,выход первого регистра сдвига соеди-нен с вторым информационным входомпоследовательной схемы сравненияблока управления, инверсный выход .второго КБ-триггера соединен с входомзадания начальных условий :торогорегистра сдвига, установочный входкоторого соединен с выходом сумматора, выход второго регистра сдвигасоединен е своим информационным входом и вторым входом третьего элемента И.12 У 2342Фиг. 1 ю Г-.йа,2Составитель Н, Зайцев Редактор С. Патрушева Техред М.Ходанич Корректор М, Самборская Заказ 6339/48 Тираж 671 Подписное ИНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятиег.ужгород,ул.Проектная, 4