Устройство для вычисления элементарных функций

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в устройствах обработки информации , представленной в виде числа импульсов или интервалов времени. Цель изобретения - упрощение устрой- . ства при одновременном повьшении помехоустойчивости . Сущность изобретения состоит в создании простого и помехоустойчивого цифрового устройства для вычисления элементарных функций, преобразующего число - импульсные сигналы периодически с использованием итерационного метода реализации оператора усреднения путем функционального обобщения двоичного умножителя частоты за счет совмещения фазирования и модуляции импульсных последовательностей и создания благодаря этому возможности аппроксимирующего вычисления элементарных функций. Цель i изобретения достигнута за счет исключения счетчика, двух формирователей (Л импульсов, группы элементов И, импульсного сумматора и введения новых связей между оставшимися элементами прототипа. 1 ил. ю ел 4; .со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕОЪБЛИН

Ai ао 4 6 06 У 7/548

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М <у с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPHTPM (21) 3882074/24-24 (22) 08.04,85 (46) 07.12,86, Рюл.В 45 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) И.В.Герасимов, А.В,Петров, Н.М.Сафьянников и В.Г.Созинов (53) 681,325(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 955040, кл. Q 06 7/548, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 955041, кл. С 06 F 7/548, 1982 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЭЛЕNEHTAPHNX ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в устройствах обработки информации, представленной в виде числа импульсов или интервалов времени.

Цель изобретения — упрощение устрой- . ства при одновременном повьппении помехоустойчивости, Сущность изобретения состоит в создании простого н помехоустойчивого цифрового устройства для вычисления элеменТарных функций, преобразующего число — импульсные сигналы йериодически с использованием итерационного метода реализации оператора усреднения путем функционального обобщения двоичного умножителя частоты sa счет совмещения фазирования и модуляции импульсных последовательностей и создания благодаря этому воэможности аппроксимирующего вычисления элементарных функций. Цель изобретения достигнута за счет нсклю" чения счетчика, двух формирователей импульсов, группы элементов И, импульсного сумматора и введения новых связей между оставшимися элементами прототипа. 1 ил, 1275433

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в устройствах обработки информации, представленной в виде числа импульсов либо интервалов времени, Цель изобретения — упрощение устройства.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит информационный вход 1, счетчик 2, формирователь

3 импульсов, счетчик 4, группу элементов И 5, три элемента ИЛИ 6 — 8, импульсный сумматор 9, три элемента

И 10 — 12 вход 13 первой опорной частоты,, вход 14 второй опорной частоты Г

О2

Устройство работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени разряды счетчика 4 обнулены. На входы

13 и 14 поступают импульсные последовательности с опорными частотами меньщими f сигналы котоо> о2 о рых синхронизированы импульсами фазы

1 и 2 соответственно, что позволяет производить суммирование этих частот элементом ИЛИ 8. Поступление сигналов с входа 1 с частотой синхронизирующих импульсов в течение времени t каж дого периода Т периодически повторяющихся последовательностей импульсов синхронизировано с фазой !. При этом передний фронт импульсов Г "запазды вает" относительно переднего фронта импульсов опорной частоты f» а задний фронт "опережает" задний фронт этих импульсов на минимальное время задержки логического элемента. За время t удовлетворяющее условию

t < T где T — период повторения входной последовательности, поступающей на вход 1, на второй вход элемента ИЛИ 8 поступает .N импульсов, х ! !» = Г С; Бх

Средняя частота периодически повторяющейся последовательности импульсов, поступающей с входа 1, определяется из выражения о

Г t

1 о (i) где И = 2 определяется разрядносм тью счетчиков 2 и 4. Заменив нормиI рованное значение аргумента И„

1 л -2 —, преобразуем (Т) 7, = f N„

Импульсы с входа I стробнруя сигналы входной последовательности, поступающих с входа 13 первой опорной частоты устройства ло фазе 1, пропус-.

5 кают ее на выход элемента И 12 и далее на первый вход импульсного сумматора 9 в течение времени t каждого периода T. Выражение для средней частоты, формируемой на выходе эле1О мента И 12, определяется как

f t s у О от .o o>

Таким образом, импульсы с выхода

15 элемента И 12 проходят на выход импульсного сумматора 9 и далее на суммирующий вход счетчика 4, что приводит к росту кода последнего, Счетчик 2, формирователь 3 импульсов, 0 группа 5 элементов И, элемент ИЛИ 6 образуют двоичный умножитель частоты.

Под воздействием суммарной частоты, образуемой опорными частотами f, .и f, на выходе элемента ИЛИ 8 и о2

25 растущего кода счетчика 4 на выходе элемента ИЛИ 6 сформируется импульсная последовательность со средней частотой

271 где N4 — код счетчика 4;

n — разрядность счетчиков 4 и 2 °

Импульсы с входа 1, стробируя

35 сигналы последовательности с выхода умножителя частоты по фазе 1, пропускают ее на вход элемента И Il и далее на второй вход импульсного сумматора

9 в течение времени 1 каждого перио40 да Т, Выражение для средней частоты импульсной последовательности, формируемой на выходе элемента И !1, onpef,NN деляется как -2 — -+"" -.

Импульсы с входа второй опорной частоты устройства 14 опорной частоты f, поступающие по фазе 2 на о2 первый вход элемента И 10 позволяют выделить из выходной последовательности двоичного умножителя последовательность импульсов синхронных с фазой 2, следующих со средней частотой f и поступающих на вычитаю4 о2 2

Я щий вход реверсивного счетчика .4.

В основу работы устройства положен принцип автоматической компенсации импульсных последовательностей

3 1275 с использованием частотно-импульсной следящей системы. При наличии импульсного потока, объединяемого и разделяемого в процессе формирования сигналов прямой и обратной связи, в результате чего воспроизводится дроб»о-рациональное выражение с частотным представлением выходной информации, причем перестройка вычисляемой элементарной функции осуществляется 10 путем изменения значений частот опорных импульсных последовательностей, В качестве схемы сравнения, вырабатывающей сигнал рассогласования, используется реверсивный счетчик 4, 15

Условием динамического равновесия устройства является равенство приращений кодов суммирующих и вычитающих цепей в реверсивном счетчике 4 в течение периода следования входной по- 20 следовательности импульсов, поступающей с входа 1, т.е, равенство средних частот импульсных последовательностей, поступающих на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счет-25 чика 4, С учетом функционирования всех элементов устройства условием динамического равновесия будет

+ -f -1--x — < = -<2 Ь, (2) о1 х 30 отсюда о2 х

2" f 1 1

Я (3) о2 о

Иэ выражения (3) непосредственно следует, что среднее значение часто- 35 ты на выходе элемента И 10 поступающей на вычитающий вход счетчика 4 и первый вход элемента ИЛИ 7, определяется как о о2 1"

2 f -1 1 1 е2 оф

Сумма частот последовательностей импульсов, поступающих по фазе 1 и 2 на входы элемента ИЛИ 7 и формируемая на выходе этого элемента, опреде-45 ляет результат функционального преобразования у р + р — т + о1 .О2 х

foÄ f.. Их

2 "î x fOZ -fo "x

Х -о о2 оО "Х- (4)

Обозначим X = Б„, где N„= ф. t/2", тогда из выражения (4) получки у, f, f, Ху (f., f.,+ f. f.,)X ь -q -о1 -o2 о о2 (5)

С

7 макс пау» О2

О с ф

О! где f .Е о У Р o F Р

Z маКс z макс

433 — о

f — о2

o2 F

7 макс

F — максимальное значение час2 макс тоты выходной импульсной последовательности. Полученное выражение представляет собой дробно-рациональную аппроксимацию для воспроизведения различных функций. Иапример, при

t задании опорных частот в виде 1

= 0,9154; = 0,0731; f. = 0,0827, получаем рациональную дробь вида

0,9154х -1,1186»

= в(х) =

F Х

z макс

Ъ которая аппроксимирует функцию

arcsin x, x e.(0; Ор73 Зс 0,1ь, Аналогично, задавая. значения опорных частот f = 0,78854; f = 0,18826;

= 0,36768, можно изменить воспроизводимую зависимость

0,78854х -1р9077Х

F р

ZMqKc )(-l 9530 которая аппроксимирует функции

Sh($), XE. (Ор13, 3 с 0,2Х, а при f

= 0,64026; f = 0,34677;

= 0,62005, получаем рациональную дробь

77 0,64026x -l 7649Х

R(x) — Х- 7ЯЯЯТ

Z маке аппрпкпииируюкГлп функцию И Л +A

Я(0,7X; .хе(0,1) .

Формула изобретения

Устройство для вычисления элементарных функций, содержащее два счетчика, формирователь импульсов, импульсный сумматор, группу элементов И, три элемента ИЛИ, три элемента И, выход импульсного сумматора соединен с суммирующим входом первого счетчика, выход второго счетчика о соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых соединены с вы ходами первого счетчика, выходы элементов И группы соединены с входами первого элемента ИЛИ, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, вход первой опорной частоты устройства соединен с первыми входами второго элемента ИЛИ и первого элемента И, вход второй опорной частоты устройства соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и первым входом второго элемента И, информа275433

Составитель З.Нершнева

Редактор В.Иванова Техред H.Ãëóùåíêî Корректор Г,Решетник

Заказ 6561/40 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул,Проектная,4

5 1 ционный вход устройства соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, с вторым входом первого элемента И и первым входом третьего элемента И, вторые входы второго и третьего элементов И соединены с выходом первого элемента ИЛИ, выход второго элемента

ИЛИ соединен со счетным входом второго счетчика, выходы первого и третьего элементов И соединены с первым и вторым входами импульсного сумматора соответственно, выход второго элемента И соединен с вычитавщим входом первого счетчика и вторым входом третьего элемента ИПИ, выход которо- . го является выходом устройства.