Число-импульсный функциональный преобразователь

 

рц,1005043

Союз Советскиз

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 083681 (2т) 3336035/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень № 10 (И)М Кл з

G 06 F 7/552

Государственный комитет

СССР но делам, изобретений н открытий (33) УДК 681. 325 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 03. 83 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Львовский ордена Ленина политехнический им, Ленинского комсомола (5 4 ) ЧИСЛО- ИМПУЛЬСНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к автома тике и вычислительной технике, в частности к устройствам для извлечения квадратного корня. 5

Известен число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий счетчики, узел суммирования импульсов, формирователи и элемент ИЛИ (1).

Йедостатками преобразователя являются конструктивная сложность и пониженная точность вычислений.

Наиболее близким к предлагаемому является число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий счетчик, первую группу из и и вторую группу из и + 1 формирователей мпульсов соответственно где 2п+1=

=Епй †; m - количество разрядов счетчика )и два элемента ИЛИ, входы

20 первого из которых подключены к выходам формирователей импульсов первой группы, а выход каждого 1-го (1 < i (n) разряда счетчика соединен. с первым входом i --ro формирователя импульсов первой группы и с первым входом (i+1)-го формирователя импульсов второй группы, подключенного вторым входом к выходу (tn - 5 + 1)го разряда счетчика и к второму входу i --го формирователя импульсов первой группы, а каждый 1 -ый (14)л — ) формирователь импульсов третьей группы соединен первыл входом с выходом (n+j)-ro разряда счетчика, вторым входом — с выходом (m-n J+1)-ro разряда счетчика, а выходом — с соответствующим входом первого эле-. мента ИЛИ,подключенного выходом к первому входу второго элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с шиной ввода аргумента, а.выходом — с входом счетчика ),2 .

Недостатками этого преобразователя являются пониженная точность функционального преобразования и ограниченный диапазон изменения частоты следования входных импульсов.

Пониженная точность обусловлена наличием ошибки округления результата деленйя по каналам. преобразователя, которая существенно возрастает с увеличением количества rn разрядов преобразователя и, в частности, для

rn Ъ 12 абсолютная погрешность функционального преобразователя составляет десятки единиц младшего разряда.

Ограниченность диапазона изменения частоты следования входных импульсов обусловлена тем, что для нор1005041

Цель изобретения — повышение точности функционального преобразования и расширение диапазона изменения частоты следования входных импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий счетчик, первую группу из и вторую группу из и + 1 формирователей импульсов соответственно (где

2п + 1 =Ent —; m — количество разm рядов счетчика ) и два элемента ИЛИ, входы первого из которых подключены к выходам формирователей импульсов первой группы, а выход каждого 3 --го .(1 и ) разряда счетчика соединен с первым входом 1-го формирователя импульсов первой группы и с первым входом (t+ 1)-го формирователя импульсов второй группы, дополнительно ,введены третий и четвертый элементы

ИЛИ, делители частоты, элементы задержки и блок алгебраического суммирования соединенный первым вхо- дом с шиной ввода аргумента, вто- 3 рым входом - с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом — с входом счетчика, подключенного выходом перacro разряда к первому входу первого фсрмирователя импульсов второй группы, соединенного выходом с первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного вторым входом через последсвательно соединенные первый элемент задержки и первый делитель частоты к выходу третьего элемента ИЛИ, ссединенного первым входом с выходом второго элемента задержки, а вторым входом — с выходом второго делителя частоты, подключенного входом к выходу первого элемента ИЛИ, а вход второго. элемента задержки соединен с выходом четвертого элемента. ИЛИ, подключенного входами к выходам формирователей импульсов второй группы, причем второй вход каждого i -ro формирователя импуль-. сов первой группы соединен с выходом (тп - n - -i )-го разряда счетчика, а второй вход каждого -го (1 < <о+1) формирователя импульсов второй группы - с выходом (m- i + 1)-го разряда счетчика.

На фиг. 1 представлена блок-схема число-импульсного функционального преобразователя; на фиг. 2 — блок-:

30 вторым входом — с выходом делителя

40 9 частоты, подключенного входом к выходу элемента ИЛИ 4. Вход элемента 11 задержки соединен с выходом элемента ИЛИ 7, подключенного вхо45

60

65 мальной работы преобразователя частоты этих импульсов должна быть существенно ниже максимальной рабочей частоты f „ элементной базы, на которой реализован прототип, в частности максимальная частота ГЮОхвходных импульсов равна схема одного из возможных вариантов реализации блока алгебраического суммирования.

Число-импульсный функциональный преобразователь (фиг, 1) содержит

5 счетчик 1, первую группу 2 из и и вторую группу 3 из n + 1 формирователей импульсов соответственно (где 2 и + 1 = Еп 2, тп — количество

I разрядов счетчика 1), первый,.второй третий и четвертый элементы ИЛИ 4

7, первый делитель 8 частоты (осуществляющий деление на два), второй делитель 9 частоты (осуществляющий деление на два), первый и второй элементы 10 и 11 задержки и блок 12 алгебраического суммирования. Входы первого элемента ИЛИ 4 подключены к выходам формирователей импульсов первой группы 2, а выход каждого

-го (! c i < и ) разряда счетчика

1 соединен с первым входом i --го формирователя группы 2 и с первым входом (i + 1)-ro формирователя группы 3. Блок 12 .алгебраического сум< мировайия соединен первым входом с шиной ввода аргумента, вторым входом — с выходом элемента ИЛИ 5,а выходом — с входом счетчика 1, подключенного выходом первого (младшего ) разряда к первому входу первого формирователя группы 3, соединенного выходом с первым входом элемента

ИЛИ 5. Второй вход элемента ИЛИ 5 подключен через последовательно соединенные элемент 10 задержки и делитель 8 частоты к выходу элемента.

ИЛИ 6, соединенного первым входом с выходом элемента 11 задержки, а дами к выходам формирователей группы 3. Второй вход каждого j-го формирователя группы 2 соединен с выходом (т- и †i )-ro разряда счетчика 1, а второй вход каждого i-го (1 (4 и + 1) формирователя группы 3 соединен с выходом (m — i +1)-ro разряда счетчика 1.

Условием появления импульсов на выходах формирователей групп 2 и 3 является переход одного из соответствующей группы младших разрядов счетчика 1 из "0" в "1" при наличии в соответствуюшем старшем разряде логической "1" ° Возможен ряд вариантов выполнения формирователей: импульсно-потенциальные схемы, схемы совпадения с тактированием импульсами входной последовательности и др.

Блок 12 алгебраического сложения может выполнять операцию сложения, вычитания или сложения-вычитания приоацений входных импульсов dx и им1ОО5О41

d 2

dy = dx + dy - dz или

2 у. (4) пульсов dz цепи обратной связи ъ зависимости от характера его реализации (так, на фиг. 2 изображена схема реализации блока 12 на триггере 13 и элементе И 14, работающего и режиме вычитания импульсов).

Число-импульсный функциональный преобразователь работает следующим образом.

Импульсы входной последовательности поступают иа первый вход блока

12, а с его выхода - на вход счетчика 1 ° Работа узла, образованного счетчиком 1, группами 2 и 3 формирователей, элементами ИЛИ 4-7, элементами 10 и 11 задержки и делителями

8 и 9, аналогична прототипу, приближенно описывается выражением где z — количество импульсов, поступивших с выхода элемента

ИЛИ 5} у — результат преобразования (количество импульсов, поступившее в счетчик 1).

При этом степень приближения к данному выражению существенно вьые, чем в прототипе. Это достигается за счет увеличения частоты опроса всех управляющих разрядов счетчика, кроме старшего. Так, частота опроса (m- 1),...,. (пъ- и - 1),rо разряда счетчика увеличена в два раза, а частота опроса (n -rr -2),..., (tn-2n) -ro разрядов счетчика - н 2 раз. Спей+1 довательно, режим работы второй части умножителя, образованного каналами, подключенными к . входам элемента ИЛИ 4, близок к работе умножителя при постоянном управляющем воздействии, а -:составляющая погрешности,.вносимая этой .частью функционального преобразователя, незначительна. Сущестненно снижается составляющая погрешности, вносимая другой группой. каналов, связанных с входами элемента ИЛИ 7. Кроме составляющей погрешности, вносимой изменением кода в управляккких разрядах счетчика, снижается и погрешность от округления, вносимая каждым каналом.

Если блок 12 реализован согласно фиг. 2 и его работа описывается выражением н приращениях dy dx-dz то общий результат функционального преобразования для числа импульсов Х, поступивших на шину ввода аргумента, равен у - г Ф - 2 ". (2)

При:этом максимальная частота следования входных импульсов может быть равной максимальной рабочей частоте элементной базы„

В том случае, когда блок 12 рйализуется аналогично прототипу для режима сложения и содержит элемент ИЛИ и элемент задержки, вход которого является вторым входом бло

5 ка 12, а выход подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход и ныход которого являются соответственно первым входом и выходом блока

12, работа блока 12 описывается вы10 ражением

dy dx + dz

Работа умножителя в этом .случае(уп равление формирователями групп 2 и

3 осуществляется дополнительным кодом числа у) определяется соотношением и общий результат функциональногЬ преобразования имеет вид

ШД

25 . y 2 2 36(. (3)

Если же блок 12 реализован на узле сложения и узле вычитания, под" ключенном первым входом к выходу узла сложения и к выходу блока 12, вторькл входом -. к второму входу блока 12, а выходом - к первому входу узла сложения, второй вход которого является первым входом блока 12, работа блока 12 описывается.соотно35 шением

dx m dz.

Тогда при управлении формирователямь групп 2 и 3 сигналами с прямых выходов разрядов счетчика общий результат функционального преобразо

45 вания также определяется выраже. нием (3}.

При размыкании цепи обратной связи число-импульсный функциональный преобразователь воспроизводит (на

50 выходе элемента ИЛИ 5) функцию

Таким образом, рассмотренный число-импульсный функциональный пре образонатель позволяет воспроизводить зависимости вида (2), (3) и (4), при этом его абсолютная погреш ность преобразования при и= 12 не

60 превышает двух единиц младшего разряда счетчика, т.е. на порядок мень ае абсолютной погрешности преобраэо- вания прототипа. При этом частотный диапазон входных сигналов превыаает. частотный диапазон прототипа и опре

1005041 деляется частотным диапазоном элементной базы, на которой реализуется преобразователь. Указанные обстоятельства и определяют технико-экономическую эффективность возможного применения число-импульсного функцио- 5 нального преобразования.

Формула изобретения

Число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий счетчик, первую группу из и и вторую группу из п + 1 формирователей импульсов соответственно (где 2 n + 1 m„i—

=Ип — -j ю - количество разрядов

2 счетчика и два элемента ИЛИ, входы первого из которых подключены к выходам формирователей импульсов пер- 20 вой группы, а выход каждого i --ro (14.i < n) разряда счетчйка соединен с первым входом i-ro формирователя импульсов первой группы и с первым вхсдом (i Ф .1) -го формирователя им" 25 .пульсов второй группы, о т л и ч а юц,и и с я тем, что, с целью повышения точности функционального пре. образования и расширения диапазона йзменения частоты следования вхоД- 3р ных импульсов, в него дополнительйо введены третий и четвертый эле,менты ИЛИ, делители частоты, элементы задержки и блок алгебраического суммирования, соединенный первым входом с шиной ввода аргумента, вторым входом - с выходом второго элемента ИЛИ, а выходом — с входом счетчика, подключенного выходом первого разряда к первому входу первого формирователя импульсов второй группы, соединенного выходом с первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного;. вторым входом через последовательно соединенные первый элемент задержки и первый делитель частоты к выходу третьего элемента

ИЛИ, соединенного первым входом с выходом второго элемента задержки, а вторым входом - с выходом второго делителя частоты, подключенного входом к выходу первого элемента ИЛИ, а вход второго элемента задержки соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам формирователей импульсов второй группы, причем второй .вход каждого i -го формирователя импульсов первой группы соединен с выходом (IA" и --l.)-го разряда счетчика, а второй вход каждого )-го (1(3 < + 1) формирователя импульсов второй группы - с выходом (tn-4 + 1)-ro разряда счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

9 564633, кл. G 06 F 7/38, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 645155, кл. 6 06 F 7/38, 1979 (прототип).

1005041

Ь.)

Составитель С.Казинов Редактор Л.Алексеенко Техред О.Неце . Корректор М.Демчик

Заказ 1900/64 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий I 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., -д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4