Дифференцирующее устройство

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения - повьппение точности дифференцирования . Устройство содержит следящий аналого-цифровой преобразователь , два регистра, четыре элемента И, два элемента НЕ, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходной реверсивный счетчик и генератор тактовых импульсов . В процессе работы за счет введения дополнительных двух элементов НЕ и двух элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ при обработке тернарно-кодированных приращений входного сигнала, поступающих с выхо;Гов следящего аналого-цифрового преобразователя, реализуется 1)екуррентная процедура накопления алгебраической суммы приращений в выходном реверсивном счетчике, позволяющая учи- Q тывать в каждом такте работы изменения приращений на одну или две единицы младшего разряда кода производной, что позволяет повысить точность дифференцирования . 2 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 06 F 7 64 G 06 G 7/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3773077/24-24 (22) 19.07.85 (46) 15.04.87. Бюл. У 14 (71) Институт кибернетики им. В.М.Глушкова (72) В.П.Боюн, Л.Г.Козлов и Б.Н.Попов (53) 681.325 (088.8) (56) Патент США 11 4409677, кл. 364732, опублик. 1983.

Авторское свидетельство СССР

В 1183962, кл. G 06 F 7/64, G 06 С 7/18, 05.04.84.

Авторское свидетельство СССР

У 1264170, кл. G 06 F 7/64, G 06 G 7/18, 06.07.84.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (54) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Цель изобретения — повышение точности дифЯ0„„1 4020 A 1 ференцирования. Устройство содержит следящий аналого-цифровой преобразователь, два регистра, четыре элемента

И, два элемента НЕ, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходной реверсивный счетчик и генератор тактовых импульсов. В процессе работы за счет введения дополнительных двух элементов НЕ и двух элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ при обработке тернарно-кодированных приращений входного сигнала, поступающих с выходов следящего аналого-цифрового преобразователя, реализуется рекуррентная процедура накопления алгебраической суммы приращений в выходном реверсивном счетчике, позволяющая учитывать в каждом такте работы изменения приращений на одну или две единицы младшего разряда кода производной, что позволяет повысить точность дифференцирования. 2 ил, 1 13040

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, при построении цифровых измерительных и управляющих устройств, работающих в реальном масштабе времени. с

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 изображена блок-схема дифференцирующего устройства; на фиг.2 — 10 вариант выполнения используемого в устройстве реверсивного счетчика.

Дифференцирующее устройство (фиг.1) содержит следящий аналого-цифровой преобразователь 1, первый и второй 15 регистры 2 и 3 сдвига, с первого по четвертый элементы И 4 — 7, первый и рторой элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и

9, первый и второй элементы НЕ 10 и

11, выходной реверсивный счетчик 12, 20 генератор 13 тактовых импульсов, вход

14 и шину 15 начальной установки.

Особенностью выполнения счетчика

12 является наличие у него счетных (суммирующих и вычитающих) входов у первых двух разрядов.

Счетчик 12 (фиг.2) содержит суммирующий и вычитающий входы 16 и 17 первого разряда 18, суммирующий и вычи- 30 тающий входы 19 и 20 второго разряда

21, с первого по четвертый элементы

ИЛИ 22 — 25, группу из (n-1)-ro элементов 2И вЂ” 2ИЛИ 26 (где и — количество разрядов счетчика), группу из п триггеров 27, выходы которых являются выходами 28 соответствующих разрядов. Выходы элементов ИЛИ 24 и 25 образуют соответственно цепи управления переносом 29 и заемом 30 для всех gp разрядов счетчика, начиная с третьего разряда. Счетные входы триггеров 27 первого и второго разрядов 18 и 21 счетчика подключены к выходам первого и второго элементов ИЛИ 22 и 23 соот- 45 ветственно, а счетные входы триггеров

27 остальных разрядов подключены к выходам соответствующих элементов 2И—

2 ИЛИ 26. Установочные входы триггеров 27 соединены с входом 31 началь0 ной установки счетчика.

Цифровое значение производной в устройстве определяется как алгебраическая сумма приращений входного сигнала за определенный интервал времени NT

U = ч;, (h-М!Т

20 2 где Ч, =-1,0,+1 — отрицательные, нулевые, положительные приращения на i-м такте работы устройства;

n=N N+1 N+2

N - =const — разрядность регистров 2и 3 сдвига;

Т вЂ” период тактовых импульсов.

Для момента времени (n+1)T можно записать:

h+!

П = Ч.= QЧ .+q — q,=U +У

h+! Кб! h-N h !!б! h-М ! !б 1 И !!- 14

Таким образом, получена рекуррентная процедура, причем:

U„Ф если Ч„,! =1 !! б

U„1, если Ч„„ !!+

U„-1, если „, о !!б!

L U,+2, если Ч„

U„"2, если ч, Э

1;

U !!б!

Устройство работает следующим образом.

Сигналом на установочном входе 15 происходит установка в "0" счетчика следящего аналого-цифрового преобразователя 1, регистров 2, 3 сдвига и реверсивного счетчика 12. Входной аналоговый сигнал с входа 14 устройства поступает на вход следящего аналогоцифрового преобразователя i и преобразуется в последовательность тернарно-кодированных приращений, Приращения кодируются следящим аналого-цифровым преобразователем 1 следующим образом: +1 — положительное приращение; -1 — отрицательное приращение;

0 — нулевое приращение (сигналы на выходах следящего аналого-цифрового преобразователя 1 отсутствуют). В течение первых N тактов работы устройства на выходах регистров 2, 3 сдвига — нулевые значения, поэтому элементы И 4 и 5 закрыты„ При этом положительные или отрицательные приращения поступают на счетные входы первого разряда реверсивного счетчика 12, в котором накапливается алгебраическая сумма приращений. Положительные приращения поступают через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЗБ 9 и элемент И 7 на суммирующий вход первого разряда реверсивного счетчика 13; отрицательные приращения поступают через элемент режиме.

3 13040

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и элемент И 6 на вычитающий вход первого разряда реверсивного счетчика 12. Начиная с (N+1)-го такта работы устройства, на выходах регистров 2, 3 сдвига появля- 5 ются задержанные на N тактов приращения.

Рассмотрим ситуации, которые возможны на каждом такте пТ работы устройства после первых N тактов, т.е. 10 после выхода устройства на режим слежения.

Приращения поступают на счетные входы первого разряда реверсивного счетчика 12 рассмотренным способом.

Положительное приращение М с

tl+1 выхода преобразователя 1 проходит че-2О рез элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 и поступает на второй вход элемента И 7, на первом входе которого потенциал, запрещающий прохождение приращений на реверсивный счетчик 12. Запрещаю- 25 щий потенциал создается задержанным положительным приращением М с выь-N хода регистра 2 сдвига, поступающим через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и элемент НЕ 10. В результате содержи- 3О мое реверсивного счетчика не меняется, 4. Ч„„ =-1; 11 =-1. Отрицательное приращение Ч с выхода преобразоваh+ l теля 1 проходит через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 на первый вход элемента 35

И 6, на втором входе которого потенциал, запрещающий прохождение приращений на реверсивный счетчик 12. Запрещающий потенциал создается задержанным отрицательным приращением Ч 40

И-М с выхода регистра 3 сдвига, поступающим через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 и элемент НЕ 11. В результате содержимое реверсивного счетчика 12 не меняется. 45

5. Ч„ =0; Р„ =1. Задержанное положительное приращение с выхода ь-N регистра 2 сдвига поступает через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и первый вход элемента И 6 на вычитающий вход первого разряда реверсивного счетчика

12, содержимое которого уменьшается на единицу.

6. У„ =О; Ч„ „ =-1. Задержанное 55 отрицательное приращение М с выхои-и да регистра 3 сдвига поступает через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 и второй вход элемента И 7 на суммирующий вход

20 4 первого разряда реверсивного счетчика

12, содержимое которого увеличивается на единицу.

7. q 1; V 1. Открывается только элемент И 4, на первый вход которого поступает положительное приращение „, а на второй его вход

11+ 1 поступает задержанное отрицательное приращение Ч„,, В результате поступает сигнал на суммирующий вход второго разряда реверсивного счетчика

12, содержимое которого увеличивается на 2.

8. 1 =-1; 1 „ ц =1. Открывается только элемент И 5, на второй вход которого поступает задержанное положительное приращение P а на перь- Н вый его вход поступает отрицательное приращение 11„ . В результате поступает сигнал на вычитающий вход второго разряда реверсивного счетчика 12, содержимое которого уменьшается на Й.

Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуется приведенная рекуррентная процедура, которая позволяет повысить точность определения цифрового значения производной входного аналогового сигнала в следующем

Формула и з о б р е т е н и я

Дифференцирующее устройство, содержащее четыре элемента И и следящий аналого-цифровой преобразователь, соединенный информационным входом с входом устройства, тактирующим входом — с выходом генератора тактовых импульсов и тактирующими входами первого и второго регистров сдвига, установочным входом — с шиной начальной установки устройства и тактирующими входами регистров сдвига и выходного реверсивного счетчика, выходом положительных приращений — с информационным входом первого регистра сдвига и первым входом первого элемента И, а выходом отрицательных приращений — с информационным входом второго регистра сдвига и первым входом второго элемента

И, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и два элемента НЕ, причем первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен первым входом к выходу первого регистра сдвига и второму входу второго элемента

И, вторым входом — к выходу отрицательных приращений следящего аналого5 13040 цифрового преобразователя, а выходом— к первому входу третьего элемента И и входу первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, подключенного вы- 5 ходом к суммирующему входу первого разряда выходного реверсивного счетчика, а вторым входом — к выходу второго элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ и входу второго элемента НЕ,, соединенного вы- f0 ходом с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к

20 б вычитающему входу первого разряда выходного реверсивного счетчика, соединенного суммирующим и вычитающим входами второго разряда с выходами пер-— вого и второго элементов И соответственно, причем второй вход первого элемента И подключен к выходу второго регистра сдвига и первому входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом положительных приращений следящего аналого-цифрового преобразователя.

Составитель С.Казинов

Редактор M.Áàíäóðà Техред М.Ходаннч Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1312/49 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4