Устройство для вычисления показателя экспоненциальной функции

 

Изобретение может быть использовано при исследовании, процессов, которые описываются экспоненциальной функцией. Цель изобретения упрощение устройства и повышение надежности его работы достигается за счет введения третьего элемента ИЛИ и изменения совокупности связей между элементами. Работа устройства осуществляется циклически, причем каждый цикл состоит из п тактов, количество которых соответствует разрядности регистров сдвига. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) (51) 4 С 06 С 7/24 () ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3789548/24-24 (22) 12.09,84 (46) 23. 11.86. Бюл. № 43 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) Г.Л. Баранов и В.Л. Баранов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 824230, кл; G 06 G 7/24, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹- 1043677, кл. G 06 G 7/24, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОЙ ФУНКЦИИ (57) Изобретение может быть использовано при исследовании процессов, которые описываются экспоненциальной

Функцией Цель изобретения — упрощение устройства и повышение надежности его работы достигается за счет введения третьего элемента ИЛИ и изменения совокупности связей между элементами. Работа устройства осуществляется циклически, причем каждый цикл состоит из п тактов, количество которых соответствует разрядности регистров сдвига, 2 ил.

1272342

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольУстройство для вычисления показа- З5 теля экспериментальной функции работает следующим образом.

В режиме исходной установки на .первом выходе 31 блока 13 управления сигналы от "утствуют, а на втором

32 и четвертом 34 вырабатываются сигналы, которые устанавливают триггеры 5 и 6 и счетчик 11 в нулевое состояние ° Разрешающие сигналы инверсных выходов триггеров 5 и 6 поступают соответственно на входы управления регистров 9 и 10 сдвига и обеспечивают установку их в нулевое состояние, так как установочный. вход регистра 9 сдвига подключен к .шине нулевого потенциала, а на установочный вход регистра 10 сдвига поступают нулевые сигналы с выхода сум— матора 7.

В режиме вычисления показателя 55 экспоненциальной функции входы 18 и 19 эталонных напряжений подключают к источникам эталонных напряжений, 50 зовано при исследовании процессов, которые описываются экспоненциальной функцией. 5

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение надежности его работы.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства, на фиг.2 10 функциональная схема блока управления.

Устройство для вычисления показателя экспоненциальной функции содержит пороговые элементы 1 и 2, гене- 15 раторы 3 и 4 одиночных импульсов, RS-триггеры 5 и 6, сумматор 7, элемент ИЛИ 8, регистры 9 и 10 сдвига, счетчик 11, блок 12 индикации, блок

13 управления, элементы И 14-16, ин- >0 формационный вход 17, входы 18 и 19 задания первого и второго эталонных напряжений, Блок 13 управления (фиг.2) содержит генератор 20 импульсов, распределитель 21 импульсов, группу ключей

22, последовательную схему 23 сравнения, элементы ИЛИ 24 и 25, элементы И 26 и 27, элемент 28 задержки, первый и второй переключатели 29 30 и 30 режима работы, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы 31—

35 блока управления соответственно, - вход блока 36 управления. задающих два уровня эталонного напряжения U u U а на информационный вход 17 устройства подается аналоговый сигнал, изменяющийся по экспоненциальному закону U „ =

-

= U e,ãäå U — начальное значение входного напряжения, К вЂ” показатель экспоненциальной функции, t — время. В исходном состоянии на выходах пороговых элементов 1 и 2 действует сигналы логического нуля. Как только входное напряжение, действующее на информационном входе 7, достигает первого уровня эталонного напряжения U<, срабатывает пороговый элемент

1, на выходе которого формируется сигнал логической единицы. Выходной сигнал порогового элемента 1 запускает генератор 3 одиночных импульсов, на тактовый вход которого с первого выхода 31 блока 13 управления поступает последовательность импульсов.

Выходной импульс генератора 3 одиночных импульсов устанавливает триггер

5 в единичное состояние, на прямом выходе которого формируется сигнал логической единицы, снимающей блокировку элемента И 14, Последовательность импульсов, формируемая блоком

13 управления на его третьем выходе

33, поступает через элемент И 14 и элемент ИЛИ 8 на первый вход последовательного двоичного сумматора 7, на второй вход которого сдвигается под действием синхронизирующих импульсов пятого выхода блока 13 управления начальный нулевой двоичный код регистра 9 сдвига. 3а время и тактов, где и — количество разрядов регистра 9 сдвига, на первый вход сумматора 7 поступает один импульс, который увеличит начальный двоичный код на единицу, и результат с выхода сумматора 7 записывается в регистры

9 и 10 сдвига под действием синхронизирующих импульсов пятого выхода

35 блока 13 управления. В последующие такты работы устройства в регистрах .9 и 10 сдвига формируется двоичный код, соответствующий количеству импульсов, поступающих через каждые и тактов с третьего выхода 33 блока

13 управления через элементы И 14 и ИЛИ 8 на первый вход сумматора 7.

Так будет продолжаться до тех пор, пока не сработает пороговый элемент 2, который срабатывает при достижении входного напряжения на входе

1272342

»О

17 второго уровня эталонного напря— .жения U ° В этом случае на выходе порогового элемента 2 формируется сигнал логической единицы, который запускает генератор 4 одиночных импульсов, на тактовом входе которого действует последовательность импульсов первого выхода 31 блока 13 управления. Выходной сигнал генератора 4 одиночных импульсов устанавливает триггер 6 в единичное состояние, при котором сигнал инверсного выхода триггера 6 подключает информационный вход регистра 10 сдвига к его выходу и блокирует элемент И 14, »5 а сигнал прямого выхода триггера 6 снимает блокировку элементов И 15 и 16.

К моменту установки триггера 6 в единичное состояние в регистры

9 и lO сдвига устанавливается двоичный код, значение которого пропорционально интервалу времени, между событиями перехода входного напряжения через первый и второй уровни эталонного напряжения. Двоичный код регистра 10 сдвига циркулирует без изменения с выхода на его информационный вход, а также поступает через элементы И 15 и ИЛИ 8 последовательно во времени, начиная с младшего разряда, на первый вход последовательного двоичного сумматора 7, на второй вход которого под действием синхронизирующих импульсов пятого 35 выхода 35 блока 13 управления сдвигается двоичный код регистра 9 сдвига. За каждые п тактов работы устройства, где n — количество разря— дов регистров 9 и 10 сдвига, выпол- 40 няется один цикл суммирования двоичных кодов регистров 9 и 10 сдвига °

Поскольку выход сул»матора 7 соединен с информационным входом регистра 9 сдвига, то в регистре 9 сдвига на- 45 капливается двоичньп» код, равный произведению количества циклов суммирования на величину двоичного ко; вЂ,а регистра 10 сдвига. В это время десятичный счетчик 11 выполняет под- 50 счет количества циклов суммирования сумматором 7, так как через каждые п-тактов на его информационном входе действует импульс третьего выхода 33 блока 13 управления, пос- 55 тупающий через элемент И 15. Та« будет продолжаться до тех пор, пока двоичный» код регистра 9 сдвига не достигнет заданного группой ключей

22 двоичного кода. Двоичньп» код регистра 9 сдвигается под действием синхронизирующих импульсов пятого выхода блока 13 управления на вход блока 13 управления, где сравнивает-. ся с заданным значением. Если двоичньп» код в регистре 9 сдвига достиг или превысил заданное значение, то блок 13 управления вырабатывает на втором выходе 32 сигнал, который сбрасывает триггеры 5 и 6 в нулевое состояние, при котором элементы

И 14-16 блокируются и вычисление показателя экспоненциальной функции заканчивается. В счетчике 11 фиксируется значение показателя экспоненциальной функции которое индицируется блоком 12 индикации.

Блок 13 управления (фиг.2) работает следующим образом.

В исходном режиме с помощью второго переключателя режима работы 30 первый выход 31 подключают к шине логического нуля, и с помощью второго переключателя режима работы 29 подключают выход генератора 20 импульсов к четвертому выходу 34 и к третьему входу элемента ИЛИ 25, через который выходные сигналы генератора 20 импульсов поступают на второй выход 32.

Генератор 20 импульсов формирует

»1оследовательность тактовых сигналов частоты f которая поступает на пятый выход 35 и на вход п-канального распределителя 2.1 импульсов. На п выходах распределителя 21 импульсов формируется и последовательностей сигналов час » оть» Й/n, сдвинутых один относительно другого на время

1/f. Каждый выходной сигнал распределителя 21 импульсов совпадает с моментом считывания соответственно разряда двоичного кода с выходов регистров 9 и 10 сдвига. Последовательность импульсов первого выхода распределителя 21 импульсов, поступающая на третий выход 33, совпадает по времени со сдвигом первого (младшего) разряда двоичных кодов в регистрах 9 и 10 сдвига ° Последовательность импульсов последнего и — го выхода распределителя 21 импульсов, поступающая на вторые входы элементов И 26,27, совпадает по времени со сдвигом последнего и-го разряда

5 1272342 напряжений 11„ и Б . Соотношение для определения заданного двоичного копя можно определить следующим образом.

Показатель экспоненциальной функции .определяют из соотношений

1n U — 1n U2

Т

) 1О

Kgn

Т = t

2 и (2) где t u t — моменты времени срабаг тывания пороговых элементов 1 и 2 соответственно, К1 — величина двоичного кода, накопленного в регистрах 9 и 10 к моменту Времени t ) п — количество разрядов регистров 9 и 10;

f — частота генератора 20

20 импульсов.

Из соотношений (1) и (2) получаем выражение для величины заданного двоичного кода:

Величина С в двоичном коде определяет заданный двоичный код.

При достижении соотношения

Ф ак = .Е к > с (4)

1 схема сравнения блока 13 управления останавливает процесс вычисления показателя А экспоненциальной функции, величина которого фиксируется в счетчике 11.

Формула и з обретения

Устройство для вычисления показателя экспоненциальной функции, содержащее первый и второй пороговые элементы, первый и второй генераторы одиночных импульсов, первый и второй

RS-триггеры, сумматор, первый и второй регистры сдвига, первый, второй и третий элементы И, счетчик, блок индикации и блок управления, содержащий генератор импульсов, распределитель импульсов, элемент задержки, два переключателя режима работы, группу ключей, два элемента ИЛИ, последовательную схему сравнения, четвертый и пятый элементы И, причем выход генератора импульсов соединен

55 двоичных кодов в регистрах 9 и 10 сдвига.

С помощью группы ключей 22, выполненных,например в виде клавишного переключателя, каждый выход распределителя 21 импульсов может быть подключен к соответствующему входу элемента ИЛИ 24, Заданное значение двоичного кода устанавливается на группе ключей 22 путем коммутации выхо-. дов распределителя 21 импульсов и входов элемента ИЛИ 24 в единичных разрядах задаваемого двоичного кода.

11осле установки заданного значения двоичного кода на группе ключей 22 на выходе элемента ИЛИ 24 формируется последовательный и-разрядный двоичный код, период повторения которого равен n/f или и тактов.

В режиме вычисления показателя экспоненциальной функции с помощью второго переключателя 30 режима работы первый выход 31 подключают через элемент 28 задержки на длительность импульса генератора 20 к последнему 25 и-му выходу распределителя 21 импульса, На выходе ключа 29 действует сигнал логического нуля, который поступает на выход 34 и третий вход элемента ИЛИ 25. Схема 23 сравнивает заданный последовательный двоичный код, действующий на выходе элемента

ИЛИ 24 с текущим значением двоичного кода, сдвигаемого с выхода регистра

9 сдвига на вход 36 блока 13 управ3S ления. В случае равенства или превышения заданного на группе ключей 22 значения двоичного кода на первом .или втором выходах последовательной схемы 23 сравнения формируется сиг- 40 нал логической единицы, который снимает блокировку элементов И 26 или

И 27 соответственно, Импульсный сигнал последнего выхода распределителя 21 импульсов npoxQpHT через зле 45 мент И 26 или И 27 на выход элемента ИЛИ 25 и далее по шине 32 поступает на R-входы RS-триггеров 5 и 6.

11осле каждого цикла сравнения после- . довательных и разрядных кодов схема

23 сравнения сбрасывается в исходное состояние импульсным сигналом, поступающим с выхода элемента 28 задержки.

Заданный двоичный код, устанавливаемый группой ключей 22 блока 13 управления, определяется заранее для определенных уровней эталонных

С =- (1n U -1п U )=

f и

1272342 с входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами ключей 1 руппы, управляющие входы кото. рых соединены с входом кода условия окончания работы устройства, выходы ключей группы через первый элемент

ИЛИ соединены с первым информационным входом последовательной схемы сравнения, тактовый вход и вход сброса которой соединены соответственно с выходом генератора импульсов и с выходом элемента задержки, и-й выход распределителя импульсов соединен с входом элемента задержки и с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами равенства и превышения последовательной схемы сравнения, выходы четвер- 20 того и пятого элементов И соединены с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом первого переключателя режима работы, информационный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход элемента задержки соединен с информационным входом второго переключателя режима работы, первые входы первого и второ 30 го пороговых элементов: соединены с информационным входом устройства, второй вход первого порогового элемента соединен с входом задания первого эталонного напряжения устройства, вход задания второго эталонного напряжения которого соединен с вторым

:":одом второго порогового элемента, выход второго переключателя режима работы блока управления соединен с щ тактовыми входами первого и второго генераторов одиночных импульсов1 входы запуска которых соединены с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов, выходы генераторов одиночных импульсов соединены с S-входами соответствующих

RS-триггеров, R-входы которых соединены с выходом второго элемента ИЛИ блока управления, первый выход распределителя импульсов соединеН с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами второго RS-триггера инверсный и прямой выходы первого RS-триггера соединены соответственно с входом задания начальных условий первого регистра сдвига и третьим входом первого элемента И, прямой выход второго RS-триггера соединен с первым входом третьего элемента И, первый вход сумматора соединен с выходом первого регистра сдвига, информационный вход которого соецинен с выходом сумматора, устало очный вход первого регистра сдв:и.а < оединен с входом логического нуля устройства, выходы первого гереключателя режима работы и генератора импульсов блока управления соединены соответственно с установочным входом счетчика и входами синхронизации первого и второго регистров сдвига, выход второго элемента И соединен со счетным входом счетчика, выходы которого соединены с входами блока индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности, в него введен тре-. тий элемент ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом сумматора, причем выход первого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход первого регистра сдвига соеди-< нен с вторым информационным входом последовательной схемы сравнения блока управления, инверсный выход . второго RS-триггера соединен с входом задания начальных условий :торого регистра сдвига, установочный вход которого соединен выходом сумматора, выход второго регистра сдвига соединен е своим информационным входом и вторым входом третьего элемента И.

1272342

Фиг.1 я Г

Фа..2

Составитель Н. Зайцев

P<ÀaK»P С. Патрушева Техред M.Õoäàíè÷ Корректор M. Самборская

Заказ 6339/48 Тираж 671 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие г.ужгород,ул.Проектная, 4