Изобретение относится к автомати ке, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано
при разработке цифровых систем управления , в качестве специализирова ного вычислителя, входящего в соста
устройств., автоматики, управления и контроля. Известно яастотно-импульсное
устройство для возведения в степень содержащее двоичный делитель, схему
выделения периода, схему управления умножитель, два реверсивных счетчика схемы и и ИЛИ, счетчик степени,
ключи набора возводимой степени l. Недостатком устройства является
его сложность и невозможность воспроизведения функции вида U kx Наиболее близким rio технической
сущности к предлагаемому вычислител ному устройству является устройство
для воспроизведения степенной зависимости у цифровым регулируемы показателем, содержащее информацион
ный вход, первый, второй, третий, четвертый,и пятый счетчики, регистр управляющего кода, схему сравнения
кодов, первую и вторую группы элеме тов И, первый и второй элементы ИЛИ счетчик-делитель.
I Однако известное устройство воепроизводит только функции с целочислеиным показателем степени,и не
воспроизводит функции вида u.K.x«b,y, К недостаткам этого устройства
этносятся также большие аппаратурные эатраты. Целью изобретения является расши
рение функциональных возможностей за счет воспроизведения функций |Видаи«к.х и снижение аппаратурных
затрат., Поставленная цель достигается тем, что в вычислительное устройство
, содержащее первый и второй счет чики, первую и вторую группы элементов И, первый и второй элементы
ИЛИ, причем выход младшего разряда первого счётчика соединён с импульс ным входом i-ro элемента И первой группы, где i-количество разрядов
первого и второго счетчиков, потенциальный вход которого подключен к выходу старшего разряда второго
счетчика, выходы элементов И первой и второй групп соединены соответственно
со входами первого и второго элементов ИЛИ, введены дополнительно реверсивный счетчик, формирователь
импульса, вычитатель, коммутатор, генератор опорной частоты, первый
и второй триггеры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой
элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ, выход второго элемента
ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы
которых подключены соответственно , к вычитаквдему и суммирукхчему входам
реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом
вычитателя, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с
первым входом третьего элемента ИЛИ, выход KOTOjJoro подключен к информационному
входу первого счетчика, вход управления устройства соединен с установочным входом первого триггера
, инверсный выход которого подключен к входу управления коммутатора, выход младшего разряда которого
соединен с потенциальным входом 1-го элемента И второй группы, импульсный
вход которого лодключен к выходу младшего разряда первого счетчика, первый вход устройства соединен с
установочным входом второго счетчика , выход переполнения которого подключен
к входу установки второго триггера, прямой выход которого соединен со вторым входом третьего
элемента И и с первым входом четвертого элемента И, выход которого
подключен ко второму входу третьего элемента ИЛИ, инверсный выход первого триггера соединен со вторым
входом второго элемента И, третьим входом третьего элемента И и первым
входом пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу
четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с инфс рмационным входом fffoporo счетчика, выход Первого элемента ИЛИ подключен к первому вхо ду шестого элемента И, выход которого
соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ, прямой выход первого триггера соединен со вторым
входами первого, четвертого и шестого элементов И и через формировател импульса с управлягацими входами
первого и второго счетчиков, информационный вход устройства подключен ко вторым входам вычитателя и пятог
элемента И, выход реверсивного счетчика соединен со входом сброса второго триггера, выход генератора
опорной частоты подключен к третьему входу четвертого элемента И, второй и третий входы устройства
соединены соответственно с первой и второй группой входов коммутатора На фиг, 1 представлена структурная
схема вычислительного устройства на фиг. 2 - структурная схема вычитателя .
вычислительное устройство содержит информационный вход 1 устройства управляющий вход 2 устройства, ревер
сивный счетчик 3, первый и второй счетчики 4 и 5, первую и вторую груп
пы элементов И 6 и 7, первый, второй , третий и четвертый элементы ИЛИ 8-11, первый,в торой, третий,
четвертый, пятый и шестой элементы И 12 - 17, первый и второй триггеры
18 и 19, вычитатель 20 с вторым 21 и первым входами 22 и выходом 23,
генератор опорной частоты 24, формирователь 25 импульса, коммутатор 26 с первой и второй группами входов
27 и 28, установочные входы второго счетчика 29. Вычитатель (фИг. 2) содержит
О -триггер 30 и элемент ИЛИ 31. Работа импульсного вычитателя поясняется временными диаграммами
(фиг. 2). Вычислительное устройство работает следующим образом.
В начальном состоянии триггеры 18 и 19, реве:рсивнЬ1й счетчик 3, счет
чики 4 и 5 находятся в нулевом состоянии . Импульсная входная последовательность
X, поступающая на вход 1 через элемент И 16 и элемент ИЛИ 11, поступает на информационный вход счетчика
5. После поступления на вход устройства гпо импульсов (щ коэффи«иент пересчета счетчиков 4 и 5),
iсчетчик 5 вновь обнуляется, на переполнения счетчика 5 поступает импульс переполнения, который
Iустанавливает триггер 19 в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера
19 разрешает прохождение импульсов через элемент И 14 и элемент ИЛИ 10, на информационный вход счетчика
4. В счетчике 5 формируется текущее значение числа X, , которое
с учетом пропуска первых т, импульсов связано с входной импульсной последовательностью
X следующим соотношением X. X-Vtio . (1)
Счетчик 5 разрядными выходами управляет двоичным умножителем частоты , состоящим из счетчика 4, группы
элементов И 6 и элемента ИЛИ 8. ПриращениесЗу импульсной последовательности у, поступающей на счетный
вход счетчика 4 с вы1сода 23 вычитателя 20 через элемент И 14 и элемент ИЛИ 10, вызывает на выходе
элемента ИЛИ 10 приращениеdz импульсной последовательности 2 . Однако
приргицение }у импульсной последовательности у определяется разностью приращений d х и dz
импульсных последовательностей X и Z соответственно dysdx -dz . (3)
Из выражений (2) и (3) Подставив в выражение (4) значение X, из выражения (1), получим
dy4° i Проинтегрировав выргикение (5) с учетом пределов интегрирования, получим
текущее значение числа у в счетчике 4 Ч с 1 -moln
Окончательно г« о-е„: 6 это же время управляющим сигналом
с выхода триггера 18 на выходы коммутатора 26 передается с первой
группы входов 27 код числа а .Выходы коммутатора управляют двоичным умножителем
частоты,состоящим из счетчика 4,группы элементов 7 и элемента ИЛИ 9.
Приращение A импульсной последовательности у поступайяцей на счетиый вход счетчика 4, вызывает на
выходе элемента 9 приращение Jifi импульсной последовательности У| , где т 2 , причем п - количество разридов . (выходов)
коммутатора. Импульсная последовательность
и, через элемент И 13 Поступает на суммирующий вход реверсивного счетчи ка 3.
Проинтегрировав выражение (8) и подставив значение У из выражения (7),можно записать значение числа
у, в реверсивном счетчике 3 .fj-. По окончании импульсной последовательности
X науправляющий вход 2 устройства поступает управляющий импульс , который устанавливает триггер
18 в единичное состояние. При переходе триггера 18 из нулевого в единичное состояние на выходе формирова
теля 25 импульса появляется короткий импульс, который обнуляет счетчик 4
и записывает в счетчик 5 с установоч ного входа 29 код числа Пд. После установки триггера 18 в
единичное состояние управляющий сигнал на входе коммутатора 26 меняется
и на выходах коммутатора 26 устанавливается код числа Ь, записанный на второй группе входов 28.
Далее работа устройства происходи следующим образом. От генератора 24 импульсная после
довательность Уг элемент И 15 и элемент ИЛИ 10 поступает на вход счетчика 4.
Приращение dg импульсной последовательности 2 вызывает на выходе .элемента ИЛИ 8 приращение du имлульс
Ьой последовательности и , поступающей через элемент И 17 и элемент
ИЛИ 11 на информационный в.ход счетчика 5.. На разрядных выходах счетчика 5
устанавливается управлякхций код двоичного умножителя, состоящего из счетчика 4, группы элементов И 6
и элемента ИЛИ 8. Приращение и равно
U
«-STo y
(10)
Проинтегрировав выражение (10) с
|Учетом пределов интегрирования получим текущее значение числа и
в счетчике 5
41.
.(J Спи
(11)
По Пpиpгш(eниedq, последовательности ij{ одновременно выэ1Ь1вает
приращейие ч импульсной последовательности V на выходе элемента ИЛИ 9 Jv.a..
Импульсная последовательность V -. поступает через элемент И 12 на вычи-.
.тающий вхо4 реверсивного счетчика 3. 6
,(хГъ
(19)
Ж№
Поскольку числа ot а и Ь константы/
то выражение (19) .можно записать в следующем виде:
а/Ь
(20)
U«K.X При поступлении на вход реверсивного
счетчика 3 количества импульсов, равного числу ij, , зафиксированному
ранее согласно выражению (9) в реверсивном счетчике 3, реверсивный счетчик
3 обнуляется и сигналом с выхода обнуления этого счетчика.триггер 19
устанавливается в нулевое состояние, которое запрещает дальнейшее поступление
импульсной последовательности генератора 24 через элемент И 15 и элемент ИЛИ 10 на вход счетчика
4. В этот момент процесс вычисления закончен. Окончательно проинтегрировав выражеЬйе
(12) с учетом пределов интегрирования , получим. Ь I
т,4г). 1,ЧаНайдем tjj из выражения (14) т,
2V4t Подставив выражение (15) и (11) получим
р„ U т. Ч С и - i - - По Ъ то
Подставив выражение (17) значение |J4 из выражения. (9) , получим знаение
числа U , зафиксированное в счетчике 5 по окончании вычисления f-««4
где КгПо/пв. В счетчике 4 после окончания вычислений
фиксируется число 1(,. С учетом вьфаженнй (15) и (9) можно записать .
.. о . (21) Таким образом, введение в состав
устройства указанных узлов и изменение связей позволяет вычислять функции
вида U К- и у.,Нп1оСм
. .. и снижает аппаратурные затраты.
Технико-экономические преимущества предлагаемого вычислительного
устройства по сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят
прототип, следующие. Во-первых, предлагаемое вычислительное устройствр реализует степенную функцию с любым
показателем степени, в то время
как базовый объект способен возводить
только в целую степень. Во-вторых , помимо воспроизведения степенной функции, предлагаемое устройство
дополнительно воспроизводит логарифмическую зависимость, В-третьих, уменьшаются аппаратурные затраты.
Согласно расчету предлагаемое изобретение позволяет уменьшить относительно
базового объекта себестоимость на 12,8% за счет комплектующих ;изделий.
