Вычислительное устройство

ГОСУДАРСТ 8 ЕННЦЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(57) Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам иможет бытьиспользовано в аналоговыхвычислительных машинах. Целью изобре"тения является повышение быстродействия и расширение области примененияза счет возможности работы с одиночными времяимпульсными сигналами. Вычислительное устройство содержит источник 1 опорного напряжения, первый,второй и третий ключи 2, 3 и 6, интегратор 4, блок выборки и хранения 5, запоминающий конденсатор 7, нуль-орган 8, первый, второй, третий и четвертый триггеры 9, 22, 23 и 30, элемент ИЛИ 10, первый, второй третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И 12, 13, 24, 25, 26, 27 28 и 29, генератор импульсов 14, первый, второй и третий счетчики 16, 17 и 32, первый и второй нычитающие счетчики 18 и 19, первый и второй дешифраторы 20 и 21, блок запрета прохождения первого импульса 31. 305722Вычислительное устройство работает циклически и обладает большим быстродействием, так как обеспечивает переход к следующему такту цикла (или к следующему циклу) сразу после достижения напряжением на обкладках запоминающего конденсатора 7 нулевого значения и срабатывания нуль-органа 8 (с учетом этого выбирается минимально допу стимый перйод следования время- и пульсных сигналов, и имеет широкую область применения.2 ил.1Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использованон аналоговыхвычислительных машинах.Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение области применения за счет возможности работы содиночными нремяимпульсными сигналами,11 а фиг. 1 изображена функциональная схема вычислительного устройствана фиг. 2 - временные диаграммы сигналов,Устройство содержит источник 1опорного напряжения, первый и второйключи 2 и 3. интегратор 4, блок 5 выборки и хранения, третий ключ 6,запоминающий конденсатор 7, нуль-орган 8, первый триггер 9, элемент ИЛИ10, шину 11 нулевого потенциала,первый и второй элементы И 12 и 13, генератор 14 импульсов, вход 15 установки режима работы, первый и второйсчетчики 16 и 17, первый и второй вычитающие счетчики 18 и 19, первый ивторой дешифраторы 20 и 21, второйи третий триггеры 22 и 23, третий,четвертый, пятый, шестой, седьмой ивосьмой элементы И 24-29, четвертыйтриггер 30,блок 31 запрета прохождения первого импульса, третий счетчик32, вход 33 установки числа цикловработы, первый и второй информационные входы 34, и 35, выход 36, первыйи второй элементы 2 И-ИЛИ 37 и 38,Вычислительное устройство работает следующим образом. 2Функциональные элементы 12-32 образуют блок управления, выделенныйпунктиром на Фиг, 1. Времяимпульсные сигналы с длительностью Т и Т5 поступают на первый и второй входы34 и 35. Второй, третий и четвертыйтриггеры 22, 23 и 30, первый, второйи третий счетчики 16, 17 и 32, первый и второй нычитающие счетчики1018 и 19 и блок 31 запрета прохожденияпервого импульса в начале каждогоизмерения устанавливаются н исходное(нулевое) положение15Блок 31 запрета прохождения первого импульса может быть выполнен, например, в виде триггера и элементаИ, входы которых объединены.В режиме периодически повторяющихся времяимпульсных сигналов на нхбде2015 установки режима работы - потенциал низкого уровня, соответствующийуровню логического "0", который блокирует первый, второй, третий и четвертый элементы И 12, 13, 24 и 25.В25третий счетчик 32 с входа установкичисла циклов работы 33 заносится число (н обратном коде), равное заданному числу циклов работы устройства,30при этом на выходе переполнения третьего счетчика 32 - потенциал высокого уровня, соответствующий уроннюлогическои "1" (фиг. 2 ф), который разрешает прохождение через первый и второй элемепты 2 И-ИЛИ 37 и 38 время 35 импульсных сигналов (фиг. 2 а, б).Времяимпульсный сигнал с длительностьюТ, (в дальнейшем - сигнал Т ) прохо 2 23 13 ОЬ 7 дит через открытый второй элемент 2 ИИЛИ 38 на управляющий вход третьего ключа 6, устанавливая его (на время Т 2) в замкнутое положение. При этом начальное. напряжение с выхода 36 уст ройства подается на запоминающий конденсатор 7 и заряжает его до значения, определяемого следующим образомтлЧ= У(1-е) (1)10 Ггде- постоянная времени цепи за 2ряда запоминающего конденсатора 7 при замкнутом третьем ключе 6 15Бн - некоторое начальное напряжение.Задним фронтом сигнала Т 2, проходящего также через элемент ИЛИ 10 (фиг. 2 у), устанавливается в положе ние "1" первый триггер 9, потенциал "1" с прямого выхода которого (фиг. 2 в) устанавливает в замкнутое положение второй ключ 3, запоминающий конденсатор 7 начинает разряжаться через интегратор 4, выходное напряжение которого изменяется по законут,=-" -- Б (1-е ) - р (2)0 СкН30где С, С - емкости запоминающегоконденсатора 7 и конден.сатора интегратора 4 соответственно,К- коэффициент передачи 35блока 5 выборки и хранения.В момент времени, когда напряжение на обкладках запоминающего конденсатора 7 достигает нулевого зна- "0 чения, срабатывает нуль-орган 8, импульс с выхода которого, соответствующий окончанию первого такта первого цикла работы устройства (фиг. 2 г), возвращает первый триггер 9 в исход ное положение "0" (фиг. 2 в), при этом потенциал " 1" с управляющего входа второго, ключа 3 снимается, и он размыкается, отключая запоминающий кон - денсатор 7 от интегратора 4. . 50 1Времяимпульсный сигнал с длительностью Т (фиг. 2 б) - в дальнейшем сигнал Т, - проходит через открытый первый элемент 2 И-ИЛИ 37 на управляющий вход первого ключа 2, устанавливая его в замкнутое положение. При этом напряжение источника 1 опорного напряжения подается на запоминаю 22 4щий конденсатор 7 и заряжает его дозначения, определяемого выражением1тОк = Е (" е(3)где с, - постоянная времени цепи заРяда запоминающего конденсатора 7 при замкнутомпервом ключе 2;Е - напряжение источника опораного напряжения 1,Задним фронтом сигнала Т, проходящего через элемент ИЛИ 10 (фиг.2 у),устанавливается в положение ".1" первый триггер 9, потенциал "1" с прямого выхода которого (фиг. 2 в) вновьустанавливает в замкнутое положениевторой ключ 3, запоминающий конденсатор 7,начинает разряжаться через интегратор 4, выходное напряжение которого изменяется по законус, СкБ =У +Е (1-е) -(4)ф . о СВ момент времени, когда напряжение на обкладках запоминающего конденсатора 7 достигает нулевого значения, срабатывает нуль-орган 8, импульс с выхода которого (фиг. 2 г), соответствующий окончанию второго такта первого цикла работы устройства, возвращает первый триггер 9 в исходное положение "0" (фиг. 2 в), при этом потенциал "1" с управляющего входа второго ключа 3 снимается, и он размыкается.Импульсы с выхода нуль-органа 8 (фиг2 г) поступают также на вход блока 31 запрета прохождения первого импульса, который запрещает прохождение самого первого из них и пропускает остальные - второй, третий, четвертый и т.д. (фиг. 2 з)Второй импульс с выхода нуль-органа 8 (первый - с выхода блока 31), соответствующий, как было отмечено, окончанию второго такта первого цикла,. проходит через восьмой элемент И 29 (фиг.2 и), который открыт потенциалом " 1" с инверсного выхода четвертого триггера 30 (фиг. 2 л) и. подсчитывается третьим счетчиком 32, содержимое которого увеличивается на единицу, а также поступает на управляющий входблока 5 выборки и хранения, переводя его в режим выборки и запоминания мгновенного значения выходного напряжения интегратора 4, являющегося результатом первого цикла работы устройства(7) Задним фронтом указанного (второго) выходного импульса нуль-органа 8, кроме того, четвертый триггер 30 по счетному входу устанавливается в положение " 1", при этом потенциал " 1" 10 с его инверсного выхода снимается (восьмой элемент И 29 блокируется) и появляется на прямом выходе (фиг2 м), открывая седьмой элемент И 28, Через этот элемент в конце первого такта второго цикла работы устройства пройдет следующий (третий) выходной импульс нуль-органа 8 (Фиг. 2 к), который задним Фронтом вернет четвертый триггер 30 в положение "0", при этом потенциал " 1" с прямого в хода четвертого триггера 30 будет снят (седьмой элемент И 29 блокируется) и появится на инверсном выходе (Фиг.2 л); открывая восьмой элемент И 29, 25 через который в конце второго такта данного цикла пройдет следующий (чет- вертый) выходной импульс нуль-органа 8 (фиг.2 и), и т.д, Таким образом, восьмой элемент И 29 селектирует чет ные выходные импульсы нуль-органа 8, каждый из которых фиксирует окончание соответствующего цикла работы устройства (фиг, 2 и).Второй и последующие циклы работы35 устройства осуществляются аналогичн 1,.После п циклов работы устройства, подсчитав очередной импульс с выхода восьмого элемента И 29, третий счетчик 32 переполнится, потенциал на его входе переполнения скачком изменится р уровня логического "О" (фиг. 2 Ф) и заблокирует первый и второй элементы 2 И-ИЛИ 37 и 38. Измерительно-вычислительный процесс на этом 15 заканчивается, а на выходе Зб устройства аналогично (5) Фиксируется нап- ряжение К 11 СкЕоП й (вы И . С 50 ю 1- -- -(1 КСк С Кв Сккоторое при выполнении условия Выражение (7) является уравнением преобразования устройства.В режиме однократных времяимпульс. ных сигналов, подаваемых на первый и второй информационные входы 34 и 35 устройства (Фиг, 2 а, б), на входе 15 установки режима работы потенциала "1", подготавливающий первый, второй, третий и четвертый элементы И 12, 13, 24 и 25 (Фиг. 2 ж). Второй и первый элементы И 13 и 12, открытые на время Т и Т соответственно,пропускают тактовые импульсы генератора 14 на счетные входы второго и первого счетчиков 17 и 16 (Фиг, 2 д, е), ,которые путем подсчета этих импульсов Формируют коды, пропорциональные Т 2 и Т соответственно, Остальные операции первого цикла работы устройства для двух исходных времяимпульсных сигналов (фиг. 2 а, б) аналогичны рассмотреным в первом режиме: на время Т устанавливается в замкнутое положение третий ключ б, начинается заряд запоминающего конденсатора 7, а затем (после установки третьего ключа 3 в11 замкнутое положение потенциалом 1 с выхода первого триггера 9) 1 его разряд до момента достижения напряжением нулевого значения и т.д. После первого цикла работы устройство переходит к Формированию "собственных" времянмпульсных сигналов с той же длительностью (Т =Т , Т, = Т, ), чтобы обеспечить измерительно-вычислительный процесс в последующих циклах работы. Второй импульс нуль-органа 8 (Фиг, 2 г), или первый с выхода блока 31 (фиг. 2 в), появляющийся на выходе восьмого элемента И 29 (фиг. 2 и) и фиксирующий окончание первого цикла работы устройства, проходит далее через четвертый элемент И 25 и, поступая на управляющий вход второго вычитающего счетчика 19, разрешает перезапись в него содержимого второго счетчика 17, а также устанавливает третий триггер 23 в положение"1",при котором потенциал "1" с его прямого выхода (Фиг. 2 н) открывает шестой элемент И 27, и тактовые импульсы генератора 14 через этот элемент начи1305722 8 Формула изобретения нают поступать на счетный вход второго вычитающего счетчика 19 (фиг.2 о), "описывая" его содержимое.В момент ,времени, соответствующий обнулению второго вычитающего счетчика 19, сра батывает второй дешифратор 21, импульс с выхода которого (фиг. 2 п) воз,вращает третий триггер 23 в исходное положение "0". Таким образом, на выходе указанного триггера формируется 10 времяимпульсный сигнал (фиг. 2 н), как бы "имитирующий" второй из периодически повторяющихся сигналов предьддущего режима, который через второй элемент 2 И-ИЛИ 38 и элемент ИЛИ 10 15 поступает на первый триггер 9 (фиг.2 у) и управляющий вход третьего ключа 6, устанавливая его в замкнутое положение и задавая последовательность операций, характерную для первого такта 20 второго цикла работы устройства.Третий импульс нуль-органа 8 (фиг. 2 г) или второй с выхода блока 31 (фиг, Зз), появляющийся на выходе седьмого элемента И 28 (фиг. 2 к) и фиксирующий окончание первого такта второго цикла работы устройства, проходит далее через третий элемент И 24 и, поступая на управляющий вход первого вычитающего счетчика 18, раз Решает перезапись в него содержимого первого счетчика 16, а также устанавливает второй триггер 22 в положение " 1", при котором потенциал " 1" с его прямого выхода (фиг, 2 р) открывает 35 пятый элемент И 26, и тактовые импульсы генератора 14 через этот элемент начинают поступать на счетный вход первого вычитающего счетчика 18 (фиг. Зс), "описывая" его содержимое. 40 В момент времени, соответствующий обнулению первого вычитающего счетчика 18, срабатывает первый дешифратор 20, импульс с выхода которого (фиг.2 т) возвращает второй триггер 22 в исходное положение "0". Таким образом, на выходе указанного триггера формируется время-импульсный сигнал (фиг, 2 р) как бы "имитирующий" второй из периодически повторяющихся сигналов пре дыдущего режима, который через первый элемент 2 И-ИЛИ 37 и элемент ИЛИ 10 поступает на первый триггер 9 (фиг. 2 у) и управляющий вход первого ключа 2, устанавливая его в замкнутое 55 положениеи,задавая последовательность: операций,характернуюдля второго такта второго цикла работы устройства. Вычислительное устройство, содержащее соединенные последовательно источник опорного напряжения, первыйи второй ключи, интегратор, блок выборки и хранения, выход которого является выходом вычислителЬного устройства, запоминающий конденсатор,первая обкладка которого подключенак выходу первого ключа, выход блокавыборки и хранения соединен с информационным входом третьего ключа, выход которого подключен к первой обкладке запоминающего конденсатора,вторая обкладка которого соединена сшиной нулевого потенциала, элементИЛИ, первый и второй входы которогосоединены соответствснно с управляю 7 цимдд входами первого и третьего ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения, в него введены нуль-орган,первый, второй, третий и четвертый триггеры, генератор импульсов, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой элементы И, первый, второй и третий счетчики, первый и второй вычитающие счетчики, первый и второй дешифраторы,первый и второй элементы 2 И-ИЛИ,блок запрета прохождения первого импульса,причем выход первого ключа соединен с первым входом нуль-органа, второйвход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход нуль-органасоединен с единичным входом первого триггера, к входу установки в0" которого ддодключен выход элемента ИЛИ, прямой выход первого триггера соединен с управляющим входом второго ключа, первый вход первого элемента Иявляется первым информационным входом устройства и соединен с первымвходом первого элемента 2 И-ИЛИ, выход которого подключен к первому входуэлемента ИЛИ, первый вход второгоэлемента И является вторым информационным входом устройства и соединен с первым входом второго элемента 2 ИИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами первого и второго элементов И и с первыми входами пятого и шестого элементов И, третьи входы первого и второго элементов И соединены соот 9 1305722ветственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И и являются входом установки режима работы устройства, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к единнч ным входам соответственно второго и третьего триггеров, прямые выходы которых соединены соответственно с вторыми входами пятого и шестого элементов И, выходы первого и второго эле ментов И подключены к счетным входам соответственно первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами разрядов соответственно первого и второго вычитающих счетчиков, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго дешифраторов, выход первого дешифратора соединен с входом установки в "О второго триггера,выход второго дешифратора соединен с входом установки в "О" третьего триггера, выходы пятого и шестого элементов И подключены к счетным входам со 25 ответственно первого и второго вычитающих счетчиков, входы запуска кото-, рых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены к выходам соответственно седьмого и восьмого элементов И, первые входы которых подключены к счетному входу четвертого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с вторыми входами соответственно седьмого и восьмого элементов И, выход во"ьмого элемента И подключен к счетному входу третьего счетчика и к управляющему входу блока выборки и хранения, вторые и четвертые входы первого и второго элементов 2 И-ИЛИ соединены с выходом переполнения третьего счетчика, третьи входы первого и второго элементов 2 И-ИЛИ подключены к прямым выходам соответственно второго и третьего триггеров, выхоц нуль-органа соединен с входом блока запрета прохождения первого импульса, выход которого подключен к счетному входу четвертого триггера, информационные входы разрядов третьего счетчика являются входами установки числа циклов работы устройства.1305722 Составитель О.Отрадно Техред В.Кадар орректор И.Муска акт нко аказ.1454/48 ПодписноеР д. 4/5 изводственно-полиграФическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Мо Тираж 673арственного комитета С зобретений и открытий ва, Ж, Раушская наб