Цифровой функциональный преобразователь

 

ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий m -разрядный счетчик, п -разрядный счетчик , причем пл п , реверсивный счетчик , первый коммутатор, генератор,формирователь импульса, первую и вторую группы элементов И, первый, второй и третий элементы ШШ и триггер , вход установки которого соединен с входом выбора режима преобразователя , выход обнуления реверсивного счетчика подключен к входу сброса триггера, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора и через формирователь импульса с входами сброса и установки гп - и п-разрядных счетчиков, выходы элементов И первой и второй групп подключены соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, инверсные входы h-разрядного счетчика соединены с потенциальными входами элементов И первой группы, отли ч ающий ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем вычисления дополнительных функций ,ln X и V , в него введены вычитатель , делитель, второй и третий коммутаторы и элемент задержки, причем информационный вход преобразова теля соединен с первым информационным входом первого коммутатора и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу вычитателя и через элемент задержки к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, выход которого подключен к счетному входу m-разрядного счетчика, прямые выходы старших (Л разрядов которого соединены с импульсными входами элементов И второй группы , потенциальные входы которых подключены к прямым выходам младших разрядов т-разрядного счетчика, прямой выход (h - i+ I) разряда которого соединен с импульсным входом элементов И первой группы, где i- инверсный выход п -разрядного счетчика ( i , 1,2,... ,п) , выход генератора подключен к входу делителя и к первому информационному входу третьего коммутатора , первый выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход делителя подключен к второму информационному входу второго коммутатора и к второму входу вычитателя, выход которого соединен с вторым информационным входом первого коммутатора, выход которого подключен к счетному входу п -разрядного счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, вто

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(SD С 06 F 7 556

00ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ возможностей путем вычисления дополнительных функций р = k,ln х и ч = х, в .него введены вычита— тель, делитель, второй и третий коммутаторы и элемент задержки, причем информационный вход преобразова†теля соединен с первым информацион— ным входом первого коммутатора и первым входом третьего элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу вычитателя и через эле— мент задержки к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого сое— динен с первым информационным входом второго коммутатора, выход которого подключен к счетному входу rn -разрядного счетчика, прямые выходы старших разрядов которого соединены с импульсными входами элементов И второй группы, потенциальные входы которых подключены к прямым выходам младших разрядов m — разрядного счетчика, прямой выход (rr — 1+ 1) разряда которого соединен с импульсным входом элементов И первой группы, где 1 — инверсный выход -разрядного счетчика (i

1,2,...,n) выход генератора подключен к входу делителя и к первому информационному входу третьего ком— мутатора, первый выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход делителя подключен к второму информационному входу второго коммутатора и к второму входу вычитателя, выход которого соединен с вторым информационным входом первого коммутатора, выход которого подключен к счетному входу -разрядного счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, втоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3628395/24-24 (22) 21.07.83 (46) 23.10.84. Бюл. Р 39 (72) В.Б.Дудыкевич, А.В.Козаков и О.Б.Котыло (71) Львовский ордена Ленина поли— технический институт им. Ленинского комсомола (53) 681.325(088. 8) (56) 1 . Авторское свидетельство СССР

Ф 746540, кл. С 06 F 7/556, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 - 3545326, кл. G 06 F 7/556, 25.01.83 (прото— тип 1. (54) (57) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий rn — р азрядный счетчик, и -разрядный счетЧик, причем m þ и, реверсивный счетчик, первый коммут атор, генератор, фор мирователь импульса, первую и втоpyio группы элементов И, первый, второй и третий элементы ИЛИ и триггер, вход установки которого соединен с входом выбора режима преобразователя, выход обнуления реверсивного счетчика подключен к входу сброса триггера, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора и через формирователь импульса с входами сброса и установки rn — и п ðàçðÿäíûõ счетчиков, выходы элементов И первой и второй групп подключены соответственно к входам первого и второго элементов

ИЛИ, инверсные входы и-разрядного счетчика соединены с потенциальными входами элементов И первой группы, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных

SU„„ А рой выход которого подключен к вы— читающему входу реверсивного счетчика, i12ОЗ22 выход триггера соединен с управляюшими (входами второго и третьего коммутатороЬ, Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и может быть использовано н качестве специа— лизированного вычислителя, входящего в состав устройств автоматики, управления и контроля..

Известно устройство для вычисле— ния логарифмов чисел, содержащее два счетчика, регистор, коммутатор, восемь элементов И-НЕ, триггер, пять элементов И и элемент ИЛИ Pl).

Недостатком данного устройства является способность вычислять только логарифмическую функцию.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности янляется вычислительное устройство, содержащее два счетчика, реверсинный счет— чик,коммутатор, дне группы элементов И; сумматор †нычитате, генератор, формирователь, триггер, шесть элементов И и пять элементов ИЛИ (23.

Недостатком известного устройст— ва является неспособность вычислять функции вида р = k „1n х и ч =

„М ппх

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем вычисления дополнительных функций

p = К 1п2«« . и у = Х1 ""

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой функциональный преобразователь, содержащий tn -разрядный счетчик, и †разрядн счетчик, причем п >,«, реверсивный счет— чик, первый коммутатор, генератор, формирователь импульса, первую и вторую группы элементов И, первый, второй и третий элементы ИЛИ и триггер, вход установки которого соединен с входом выбора режима преобразова— теля, выход обнуления реверсивного счетч««ка подключен к входу сброса триггера, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора и через формирователь импульса с входами сброса и установки «и — и

20 и -разрядных счетчиков, выходы элемен— тов И первой и второй групп подключены соответственно к входам первого и второго элементов ИЛИ, инверсные выходы « -разрядного счетчика соединены с потенциальными входами элементов И первой группы, введены вычитатель, делитель, второй и третий коммутаторы и элемент задержки, при-. чем информационный вход преобр аз он ателя соединен с первым информационным входом первого коммутатора и первым входом третьего элемента ИЛИ, ныход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу нычитателя и через элемент задержки к второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым информационным входом второго коммутатора, вы— ход которого подключен к счетному входу m -разрядного счетчика, прямые выходы старших разрядов которого соединены с импульсными входами элементов И второй группы, потенциаль35 ные входы которых подключены к прямым выходам младших разрядов rn -разрядного счетчика, прямой выход («« — i + + I) разряда которого. соединен с импульсным входом элементов И пер— вой группы, где 1 — инверсный выход и -разрядного счетчика

1,2,...,ь), выход генератора подключен к входу делителя и к первому информационному входу третьего ком— мутатора, первый выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход делителя подключен к второму информационному входу второго коммутатора и к второму входу вычитателя, выход которого соединен с вторым информационным входом первого коммутатора, выход которого подключен к счетному входу и -разрядного счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым информационным входом третьего коммутатора, второй ю выход которого подключен к вычитаю0322 4 т ат ор I 2, вызывает прир ащение В z импульсной последовательности 2 на выходе элемента ИЛИ 8. С учетом этого на инверсных выходах и -разрядно,го счетчика 3 формируется дополнительный код текущего значения числа

М можно записать

112

d — х

dz = — — — dy, а

10 где а=2" — коэффициент пересчета и — разрядного счетчика 3.

Элемент 31 задержки служит для разнесения во времени импульсов, поступающих на входы элемента ИЛИ 10, Приращение Оу импульсной последовательности у определяется суммой приращений da u dz импульсных последовательностей х и Z соответственно (2) dy = dx + dz а

dy= — -dx х (3) (4) у = а 1пх

В это же время приращение ду импульсной последовательности Z, поступающей на вход ni -разрядного счетчи35 ка 4, вызывает приращение dp им— пульсной последовательности р на выходе элемента ИЛИ .9. п -разрядный счетчик 4 совместно с второй груп пой элементов И 7 и элементом

ИЛИ 9 образует двоичный умножитель частоты, который управляется этим же п -разрядным счетчиком 4.

Поэтому

45 dp з Z — dy а где а =2 — коэффициент пересчета

i тт-разрядного счетчика 4.

Импульсная последовательность р через третий коммутатор 21 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 5. Проинтегрировав выражение (5) с учетом пределов

55 интегрирования и подставив значение у из выражения (4) и 8 у из выражения (3 1, получаем значение числа р в реверсивном счетчике 5: (5),щему входу реверсивного счетчика, выход триггера соединен с управляющими входами второго и третьего коммутаторов.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового функционального пре— образователя; на фиг. 2 — один из возможных вариантов реализации вычитателя и временная диаграмма его работы; на фиг. 3 — структурная схема первого (второго ) коммутатора; на фиг. 4 — структурная схема третьего коммутатора.

Цифровой функциональный преобразователь (фиг. 1) содержит информационный вход 1 преобразователя, вход

2 выбора режима преобразователя, ь-разрядный счетчик 3, в — разрядный счетчик 4, реверсивный счетчик 5, первую 6 и вторую 7 группы элемен— тов И, первый 8, второй 9 и третий

10 элементы ИЛИ, первый 11 и второй

12 коммутаторы с информационными входами 13, 14 и 15, 16, управляющими входами 17 и 18, выходами 19 и 20 соответственно, третий .коммутатор

21 с информационными входами 22 и 23, управляющим входом 24 и выходами 25 и 26, вычитатель 27 с входами 28 и 29 и выходом 30, элемент 31 задержки, делитель 32, генератор 33, триггер

34 и формирователь 35 импульсов.

Вычитатель 27 (фиг.21 содержит

3-триггер 36 и элемент 37 ИЛИ.

Первый 11 и второй 12 коммутаторы (фиг.3) содержат элементы И 38 и 39, элемент ИЛИ 40 и инвертор 41, третий коммутатор { фиг. 41 — элементы И 42 и 43 и инвертор 44.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 34 и в-разрядный счетчик 4 находятся в нулевом состоя нии, h -р аз рядный счетчик 3 — в единичном состоя. нии. Входная импульсная последовательность х поступает на инфармационный вход 1 преобразователя и через первый коммутатор 11 на счетный вход h ðàçðÿäíîãî счетчика 3, который своими инверсными разрядными выходами управляет двоичным умножителем частоты, состоящим из tn--разрядного счетчика 4, первой группы 6 элементов И и элемент ИЛИ 8;

Приращение ds импульсной последовательности, поступающей на вход ,1п-разрядного счетчика 4 с выхода элемента ИЛИ 10 через второй коммуИз выражений (1) и (2) Проинтегрировав выражение (3 ) c учетом пределов интегрирования, получаем значение у в m-разрядном счетчике 4

1120322

dv=-du -dE

1 (8) р 1с„1п х, (6) Ю-Щ где kÄ 2

В случае, если необходимо вычислять. Функции, описанные форму— лами (41 и (6 ), то по окончании импульсной последовательности х работа устройства прекращается.

Если необходимо вычислять функции ух) "", то по окончании импульсной последовательности х на вход 2 выбора режима преобразователя подается импульс, который устанавливает триггер 34 в единичное состояние, изме— няя потенциалы на управляющих входах третьего 21, второго 12 и первого !1 коммутаторов. На выходе формирователя 35 импульса появляется короткий импульс, который устанавливает в единичное состояние и-разрядный счетчик

3 и сбрасывает в "0" -разрядный счетчик 4. Импульсная последовательность о от генератора 33 через тре— тий коммутатор 2! поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 и ) а вход делителя 32. Импульсная последовательность 0, и с выхода делителя 32 поступает на вход нычитателя и через второй коммутатор 12 на счетный вход †разрядно счетчика 4 и на вход вычитателя 27, По30 следовательность и связана с после.довательностью и„ выражением и и

Э (7)

А 35 где k — коэффициент деления дели4 теля.

Приращение du импульсной после1 довательности и, вызывает приращение l импульсной последовательности R на выходе элемента ИЛИ 8, которая поступает на вход вычитателя. Приращение dv импульсной последовательности v на выходе 30 вы— читателя 27 и на входе ь-разрядного счетчика 3 определяется выражением

Приращение d f импульсной последовательности 0 связано с прираще— нием du импульсной последователь1 насти и соотношением а — v

dl = — - — du а 1

Из выражений (8) и (9) dv du — л, V а (10) н и-разрядном счетчике 3

Мл x < hx где k

k a

Таким образом, введение в состав у стр ой ст в а ук аз анны х узла в и из ме—

I нение связей позволяет дополнительно вычислять функции нида р = k En x х 1с лх

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаются в расширении области применения путем получения возможности воспроизведения дополнительных функций, так как отпадает необходимость в создании специализированного устройства для воспроизведения указанных выше функций каждой в отдельности.

Па достижении импульсной последовательностью и величины числа р, записанного ранее в реверсивном счетчике 5, этот счетчик обнуляется и сигналом с выхода обнуления переключает триггер 34 в нулевое состояние, которое запрещает даль) нейшее прохождение импульсов от генератора 33 через второй 12 и третий 21 коммутаторы. На этом процесс преобразования заканчивается.

Учитывая равенство и и р и интегрируя выражение (10) с учетом пределов интегрирования и уравнения (7) получаем текущее значение числа

1120322

1120322

Al2 7

Редактор И. Николайчук

Заказ 7 743/36 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 к)

Составитель А. Шуляпов

Техред М,Надь Корректор О.Луговая

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4