Цифровой интегратор

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧВНРЕСПУБЛИН в 60 АНИ Ял БРЕ К АВТОРСКОМ НИДЕтельСт М. Смиродели,6.ифроаштиц). ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) 1ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРАТОР, содержащий регистр немасштабирова нного интеграла, регистр масштабированного интеграла, два сумматора, регистр подлынтегральной функции и регистр масштабного коэффициента, причем информационные выходы регистра немасштабированн го интеграла соединены с первыми входами первого сумматора, выходи которого соецинены с информационными входами ре гистра немасштабированного интеграла, выход переполнения которого соединен с управляющим входом второго сумматора, выходы которою подключены к информаци, онным входам регистра масштабированного интеграла, информационные выходы кох- торого соединены с первыми входами второго сумматора, а выход переполненияс выходом интегратора, вход управления первого сумматора соединен с входом приращения независимой переменной интегратора, выходы регистра подынтеграль ной функции соединены с вторыми входами первого сумматора, а выходы регистра масштабного коэффициента соецинены с вторыми входами второго сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности представления йнтеграла, в него введены ограничитель сдвига подынтегральной функции, ограничитель сдвига масштабного коэффициента, элемент НЕ и элемент И, причем инфор мационный вход ограничителя сдвига под- ы нтегра льной функции соединен с выходом старшего разряда регистра подынтеграль. ной функции, а знаковый вход ограничителя сдвига поцынтегральной функции соецинен с выходом знакового разряда регистра подынтегральной функции, знаковый вход ограничителя сдвига масштабного коэффициента соединен со знаковым выходом ре. гистра масштабного коэффициента, информационные вхоцы ограничителя сдвига масштабного коэффициента соединены с информационными вы ходами регистра мас- а илтабного коафриииентв, вхоа сннхрониаации интегратора соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с вхоаами сдвига регистра иовынтеграаь С ной функции и регистра масштабного коэффициента, вход элемента НЕ подключен к входу приращения независимой пере- .менной интегратора, выход элемента НЕ соединен с вторым входом элемента И, третий вход которого подключен к выхо.ду ограничителя сдвига подынтегральной функции, четвертый вход элемента И подключен к выходу ограничителя сдвига масштабного коэффициента.2. Интегратор по ц. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что ограничитель сдвига подынтегральной функции содержит элемент НЕ, вход которого подключен к информационному входу ограничителя, а выход соединен с выходом ограничителя,3. Интегратор по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что ограничитель сдви-, .га масштабного коэффициента содержит элемент ИЛИ, входы которого соединены с информационными входами ограничителя, 102772а выход подключен к выходу ограничителяь4, Интегратор по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что ограничитель сдвига подынтегральной функции содержит сумматор по модулю два и элемент НЕ, причем первый вход сумматора по модулю два подключен к знаковому входуограничителя, второй вход - к информационному входу ограничителя, а выход через элемент НЕ соединен с выходомограничителя.5. Интегратор по п, 1, о т л и ч аю ш и й с я тем, что ограничительсдвига масштабного коэффициента содержит три элемента И, два элемента ИЛИ 8НЕ, элемент НЕ, причем знаковый входограничителя соединен с первым входомпервого элемента И и через элемент НЕс первым входом второго элемента И,выходы первого и второго элементов Исоединены с первым и вторым входамипервого элемента ИЛИ-НЕ соответственно, выход первого элемента ИЛИ-НЕсоединен с выходом ограничителя, информационные входы ограничителя соединеныс входами второго элемента ИЛИ-НЕ итретьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом второго элемента И,а выход третьего элемента И соединен с вторым входом первого элемента И, Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для использования в цифровых дифференциальныханализаторах (ЦДА). Вычислительные операции в ЩЛ выполняются как правилос масштабированными величинами. Приэтом часто встречается необходимость вумножении результата интегрирования нанекоторый постоянный масштабный коэффициент К, которыи по абсолютной вели 1 Очине может быть как больше, так и меньше единицы,В известных устройствах умножениерезультата интегрирования на постоянный масштабный коэффициент реализуется с помощью масштабного интегратора (МИ), подынтегральной функцией которого является К, если 1 К 1(1, иеслиК1, Б случае 1 Ц( 1 МИ включается последовательно с цифровым интегратором, в случае 1 К 1 МИ включается в обратную связь цифрового интегратора по схеме следящего интегратора.При этом как цифровой, так и маоштабный интеграторы содержат регистрподынтегральной функции, регистр интеграла, сумматор, обеспечивающий суммирование с текущим значением интегралаили вычитание из него содержимого ре=гистра подынтегральной функции по сигналам приращений независимой перемен,ной 1,Наиболее близким техническим решением является цифровой интегратор, с.держащий регистр подынтегральной функции, регистр масштабного коэффициента, регистр масштабированного интеграла, регистр немасштабирова нного интеграла и два сумматора, причем выход переполнения регистра немасштабирова нного интеграла соединен с входом управления первого сумматора, информационные выходы этого регистра соединены с первыми входами второго сумматора, выхс ды которого соединены с входами этого регистра, выход переполнения регистра масштабированного интеграла соединен с выходом интегратора, выходы этого регистра соединены с первыми входами первого сумматора, выходы которого под ключены к входам этого регистра, выходы регистра масштабного коэффициента соединены с вторыми входами первого сумматора, а,выходы регистра подынтегральной функции соединены с вторыми входами второго сумматора 2 .Недостатком известных устройств является постоянная абсолютная погрешность представления интеграла, определяемая величиной масштабного коэффи пииита К, так как каждому импульсу приращения интеграла соответствует увеличение или уменьшение интеграла на величину К. Это приводит к существенным относительным погрешностям представления интеграла при малых скоростях изменения последнего, т,е. при малых значейиях модуля подынтегральной функции,Цель изобретения - увеличение точности представления интеграла.3 10277Поставленная цепь достигается тем, что в цифровой интегратор, содержащийрегистр немасштабированного интеграла, регистр масштабированного интеграла, два сумматора, регистр подынтеграпьной функции и регистр масштабного коэффициента,причем информационные выходы регистра немасштабированного интеграла соединены с первыми входами первого сумматора, выходы которого соединены 1 О с информационными входами регистра немасштабированного интеграла, выход переполнения которого соединен с управляющим входом второго сумматора, выходы которого подключены к информационным входам регистра масштабированного интеграла, информационные выходы которого соединены с первыми входами второго сумматора, а выход переполнения - с выходом интегратора, вход управления первого сумматора соединен с.входом приращения независимой переменной интегратора, выходы регистра подынтеграпь. ной функции соединены с вторыми входами первого сумматора, а выходы регист ра масштабного коэффициента соединены с вторыми входами второго сумматора, введены ограничитель сдвига подын. тегральной функции, ограиичитель сдвига масштабного коэффициента, алемент НЕ и элемент И, причем информационный вход : ограничителя сдвига подынтегральной функции соединен с выходом старшего разряда регистра подынтегральной функции,азнаковый вход ограничителя сдвигаг, 35Подынтегральной функции соединен с выходом знакового разряда регистра подынтегральной функции, знаковый вход огра1 Юничитэпя сдвига масштабного коэффициента соединенс знаковым выходом регистра .масштабного коэффициента, информационные 4 О входы ограничителя сдвига масштабн ого коэффициента соединены с информационнымивыходами регастра масштабного коэффициен.та,входсивхрониаацииинтеграторасоединен с первым входом элемента И,выход которого соедйнеи е входами сдвига регистрацОдынтегральной функции 1 и регистрамасштабного коаффипиента, вход элемента,НЕ подключен к входу приращения независимой переменной интегратора, выходэлемента НЕ соединен с вторым входомэлемента И, третий вход которого подключен к выходу ограничителя сдвигаподынтеграпьной функции, четвертый входэлемента И подключен к выходу ограни-, 55читепя сдвига масштабного коэффициента.При кодировании подынтеграпьнойфункции прямым кодом ограничитель сдви 28 4 га подынтегральной функции :одержит элемент НЕ, вход которого подключен к информационному входу ограничителя, а выход соединен с выходом ограничителя.При кодировании масштабного коэффициента прямым кодом ограничитель сдвига масштабного коэффициента содержит элемент ИЛИ, входы которого соединены с информационными входами ограничителя, а выход подключен к выходу ограничителя.При кодировании подынтеграпьной функции обратным кодом. ограничитель сдвига подынтеграпьной функции содержит сумматор по модулю два и элемент НЕ, причем первый вход сумматора по модулю два подключен к знаковому входу ограни читепя, второй вход - к информационному входу ограничителя, а выход через алемент НЕ соединен с выходом ограничите пя.При кодировании масштабного коэффициента обратным кодом ограничитель сдви га масштабного коэффициента содержит три элемента И, два алемента ИЛИ-НЕ и элемент НЕ, причем знаковый вход огра ничитепя сдвига соединен с первым входом первого элемента И и через апемент НЕ с первым входом второго элемента И,выходы первого и второю элементов И .соединены с первым и вторым входамипервого элемента ИЛИ-НЕ. соответственно, вы.ход первого элемента ИЛИ-НЕсоединен с выходом ограничителя, инфор.мационные входы ограничителя соединеныс входами второго элемента ИЛИ-НЕ итретьего элемента И, .выход второго эпемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входомвторого элемента И,а выход третьего элемента И соецннен со вторым, входом первого элемента И.На фнг, 1 представлена блоксхема цифрового интегратора; на фиг. 2 - схемы ограничителей. сдвига при кодировании подынтеграпьной функции и масштабного коэффициента прямым кодом; нафиг. 3 - схемы ограничителей сдвигапри кодировании подынтеграпьной функциии масштабного коаффициента обратнымкодом,Цифровой интегратор содержит регистр1 немасштабированного интеграла, регистр2 масштабированного интеграла, элементНЕ 3, сумматоры 4 и 5, элемент И 6,регистр 7 подынтегральной функции ,регистр 8 масштабного коэффициента К,ограничитель 9 сдвига подынтеграпьнойфункции, ограничитель 10 сдвига масштабного коэффициента, Депи, обеспечивакядие заполнение регистров 7 и 8, на3 102 фиг. 1 не отражены. Ограничитель 9 (фиг.2) содержит, элемент НЕ 11. Огра ничитель 10 (фиг.2) содержит элемент ИЛИ 12. Ограничитель 9 (фиг.З) содержит сумматор 3.3 по модулю Два И элемен 1 НЕ 14, Ограничитель 10 (фиг.З) содержит элемент НЕ 18, элемент ИЛИНЕ 16, элементы И 17 - 19 и элемент ИЛИ-НЕ 20.Регистр 1; сумматор 4 и регистр 7 образуют собственно интегратор, вычиоляющий значение интеграла Э с 1 х . Ре%гистр 2, сумматор 8 и регистр 8 образутот масштабный интегратор, реализующий умноже 1 П:.е Иитвграна 1 Йх на масштабный коэффициент К. Информационные входы сумматоров 4 и 5 подкшочены соответственно к выходам регистров 1,7 2,8. Выходы сумматоров .4 и 5 одключеьы соответственно к входам регистров 1 и 2, Управляющие входы сумматоров 4,и 8 подключены соответственно к выходу формирователя приращений ДХ независимой, переменной Х и к разряду переполнения регистра 1. Управляющие входы регпстров 7 и 8 подключены к выходу элемента И 6, один вход которого подключен к выхоцу генератора синхроимпульсов /СИ/, цругой вход через элемент НЕ 3 соединен с выходом формирователя приращений ДХ, третий и четвертый входы соединены с выходами ограничителей 9 и 10, Входы ограничителей 9 и 10 соединены с выходами регистров 7 и 8.Интегратор работает следующим образом. Величина модуля масштабного коэффициента К рассчитывается при условии максимального значения модуля подынтегральной функции з, ограниченного емкостью регистра 7. В процессе функциони рования интегратора значение модуля поды нтегральной функции может изменяться от нуля до максимального, равного емкости регистра 7, Если текущее значение модуля поды нтегральной функции меньше максимального, то при отсутствии импульса приращения независимой переменной 4 Х по синхроимпульсам СИ выполняется сдвиг на оцинаковое число разрядов в регистрах 7 и 8. При этом коды в регистрах 7 и 8 сдвигаются на один разряд по каждому синхроимпульсу соответственно в сторону старших и10 младших разрядов до тех пор, пока небудет выполнено неравенство28К=5 (1)или неравенствод М 24 (2)где 1 Ки Ъ - Модули масштабногокоэффициента К и поды нтегральной функции(Ь 3) 1);г 1 и- номер старшего и 15 младшего разрядоврегистра 8;Д - вес единицы старшегоразряда регистра 7.В случае выполнения неравенства (1 ) 20или (2) на выходе ограничителя 10 или9 формируется сигнал, закрывающий эле.фмент И 6 и блокирующий соответственновыработку импульсов сдвига в регистрах7 и 8. Булевы функции Ч 1 и Ч 2, реа.лВзуемые ограничителями 9 и 3.0, опре- .деляются выражениями (1) и (2) и способом кодирования подынтегральной функции у и масштабного коэффициента К,Вслучае представления поцынтегральной функции,у и масштабного коэффициента.К вЗО прямом коде (фиг. 2)=ь, ь,ь;,где с 1 - единичное состояние старшегоразряда регистра 7;Ъ - нулевое состояние 1 -го ( 1 =3+1, в) разряда регистра 8;11 и 1- номер. старшего и младшего разрядов регистра 8.4 О В случае представления подынтегральной функции у и масштабного коэффициента К в инверсном (обратном или дополнительном) коде фиг, 3У =Са Ч со45 1=3 (%1 Ъ 3 )Чд(ЪЪ,Ъ.где а нулевое состояние старшегоразряца регистра 7;с и с - единичное и нулевое состояниязнакового разряда регистра 7;с и Л - единичное и нулевое состояниязнакового разряда регистра 8;Ь единичное состояние-л 1 раэряда регистра 8 ( Ч = 3+1 о)Импульсы переполнения из разряда7 3.027728 8радов, на которое выполнен сдвиг подын- и 8 не изменяет значение интеграла,тегральной функции м в регистре 7 в так каксторону старших разрядов поступают на "к фуправляющий вход сумматора 5. На выходе разряда переполнения регистра 2 формируется приращение интегралаиспол овании изобретения псеышается точность представления интегра - К 2 щъдх,па при малых скоростях изменения последнего, т,е. при малых значенияхмор% дуля подынтегральной Функции Прн этом.погрешность представления интеграла впоскольку в регистре 8 также выпопнен 2 раз меньше, чем в известиыи устройсдвиг масштаоного коэффициента К на Мй ствах, где м изменяется в зависимостиразрядов в сторону младших разрядов.,от модуля цодынтеграпьной функции вИз. (3) следует, что сдвиг в регистрах 7 пределах; О и о 1.