Вычислительное устройство

 

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобр етения является повьшение быстродействия и расширение области применения за счет возможности работы с одиночными времяимпульсными сигналами. Вычислительное устройство содержит источник 1 опорного напряжения, первый, второй и третий ключи 2, Зиб, интег (Л u

СОЮЗ COBETCHHX

СОЯ4АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 06 G 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3996440/24-24 (22) 25.12;85 (46) 23.04.87. Бюл. У 15 (7.1) Азербайджанский институт нефти и химии им. M.Açèçáåêîâà (72) Т.И.Алиев, В.Б.Ибрагимов

:и А.M.Øåêèõàíîí (3) 681.335(088.8) (56) АвторскОе свидетельство СССР

Р 679997, кл. G 06 G 7/26, 1977:

Авторское свидетельство СССР

У 1156096, кл. G 06 G 7/16, 1983.

„,Я0„,,1305722 (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение области применения за счет возможности работы с одиночными времяимпульсными сигналами. Вычислительное устройство содержит источник 1 опорного напряжения, первый, второй и третий ключи 2, 3 и 6, интег1 ратор 4, блок выборки и хранения 5, запоминающий конденсатор 7, нуль-орган 8, первый, второй, третий и четвертый триггеры 9, 22, 23 и 30, элемент ИЛИ 10, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И 12, 13, 24, 25, 26, 27„ 28 и 29, генератор импульсов

14, первый, второй и третий счетчики

16, 17 и 32, первый и второй вычитающие счетчики 18 и 19, первый и второй дешифраторы 20 и 21, блок запрета прохождения первого импульса 31.

305722

Вычислительное устройство работает циклически и обладает большим быстродействием, так как обеспечивает переход к следующему такту цикла (или к следующему циклу) сразу после достижения напряжением на обкладках запоминающего конденсатора 7 нулевого значения и срабатывания нуль-органа 8 (с учетом этого выбирается минимально допу стимый перйод следования времяи пульсных сигналов, и имеет широкую область применения.

2 ил.

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение области применения за счет возможности работы с одиночными времяимпульсными сигналами.

На фиг. 1 изображена функциональная схема вычислительного устройства на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов, Устройство содержит источник опорного напряжения, первый и второй ключи 2 и 3,. интегратор 4, блок 5 выборки и хранения, третий ключ 6, запоминающий конденсатор 7, нуль-орган 8, первый триггер 9, элемент ИЛИ

10, шину 11 нулевого потенциала,первый и второй элементы И 12 и 13, генератор 14 импульсов, вход 15 установки режима работы, первый и второй счетчики 16 и 17, первый и второй вычитающие счетчики 18 и 19, первый и второй дешифраторы 20 и 21, второй и третий триггеры 22 и 23, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И 24-29, четвертый триггер 30,блок 31 запрета прохождения первого импульса, третий счетчик

32, вход ЗЗ установки числа циклов работы, первый и второй информационные входы 34. и 35, выход 36, первый и второй элементы 2И-ИЛИ 37 и 38.

Вычислительное устройство работает следующим образом.

Функциональные элементы 12-32 образуют блок yclравления, выделенный пунктиром на фиг, 1. Времяимпульсные сигналы с длительностью Т и Т

5 поступают на первый и второй входы

34 и 35. Второй, третий и четвертый триггеры 22, 23 и 30, первый, второй и третий счетчики 16, 17 и 32, первый и второй вычитающие счетчики

18 и 19 и блок 31 запрета прохождения первого импульса в начале каждого измерения устанавливаются в исходное (нулевое) положение,, 15

Блок 31 запрета прохождения первого импульса может быть выполнен, например, в виде триггера и элемента

И, входы которых объединены.

В режиме периодически повторяющихся времяимпульсных сигналов на вхбде

20 15 установки режима работы — потенциал низкого уровня, соответствующий уровню логического "0", который блокирует первый, второй, третий и чет„ вертый элементы И 12, 13, 24 и 25.В

25 третий счетчик 32 с входа установки числа циклов работы ЗЗ заносится число (в обратном коде), равное заданному числу циклов работы устройства, 30 при этом на выходе переполнения третьего счетчика 32 — потенциал высокого уровня, соответствующий уровню логическои "1" (фиг. 2ф), который разрешает прохождение через первый и второй элемепты 2И-ИЛИ 37 и 38 время35 импульсных сигналов (фиг. 2а, б).Времяимпульсный сигнал с длительностью

Т, (в дальнейшем — сигнал Т ) прохо2 2

3 13057 дит через открытый второй элемент 2ИИЛИ 38 на управляющий вход третьего ключа 6, устанавливая его (на время

Т2) в замкнутое положение. При этом начальное напряжение с выхода 36 уст- 5 ройства подается на запоминающий конденсатор 7 и заряжает его до значения, определяемого следующим образом т

Ч„= У„(1-е ), . (1) 10

k где — постоянная времени цепи за2 ряда запоминающего конденсатора 7 при замкнутом третьем ключе 6; 15

U — некоторое начальное напряжение.

Задним фронтом сигнала Т, проходящего также через элемент ИЛИ 10 (фиг. 2у), устанавливается в положе- 20 ние "1" первый триггер 9, потенциал

"1" с прямого выхода которого (фиг. 2в) устанавливает в замкнутое положение второй ключ 3, запоминающий конденсатор 7 начинает разряжаться через интегратор 4, выходное напряжение которого изменяется по закону т — (1 — е ) — р (2)

U С»

kk c„

30 где С„, С„ — емкости запоминающего конденсатора 7 и конден.сатора интегратора 4 соответственно;

К „ — коэффициент передачи 35 блока 5 выборки и хранения.

В момент времени, когда напряжение на обкладках запоминающего конденсатора 7 достигает нулевого значения, срабатывает нуль-орган 8, импульс с выхода которого, соответствующий окончанию первого такта первого цикла работы устройства (фиг. 2г), возвращает первый триггер 9 в исход- 45 ное положение "0" (фиг. 2в), при этом потенциал " 1" с управляющего входа второго, ключа 3 снимается, и он размыкается, отключая запоминающий кон— денсатор 7 от интегратора 4. . 50

Времяимпульсный сигнал с длительностью Т (фиг. 2б) — в дальнейшем сигнал Т, — проходит через открытый первый элемент 2И-ИЛИ 37 на управляющий вход первого ключа 2, устанавливая его в замкнутое положение. При этом напряжение источника 1 опорного напряжения подается на запоминаю22 4 щий конденсатор 7 и заряжает его до значения, определяемого выражением

1 т

U„ = E (1 — е ) (3) где, — постоянная време и цепи з аряда запоминающего конденсатора 7 при замкнутом первом ключе 2;

Š— напряжение источника опора ного напряжения 1.

Задним фронтом сигнала Т, проходящего через элемент ИЛИ 10 (фиг.2у), устанавливается в положение ".1" первый триггер 9, потенциал "1" с прямого выхода которого (фиг. 2в) вновь устанавливает в замкнутое положение второй ключ 3, запоминающий конденсатор 7,начинает разряжаться через интегратор 4, выходное напряжение которого изменяется по закону

С»

U =U +Е (1-е ) —. (4). а . о С„

В момент времени, когда напряжение на обкладках запоминающего конденсатора 7 достигает нулевого значения, срабатывает нуль-орган 8, импульс с выхода которого (фиг. 2г), соответствующий окончанию второго такта первого цикла работы устройства, возвращает первый триггер 9 в исходное положение "0" (фиг. 2в), при этом потенциал "I" с управляющего входа второго ключа 3 снимается, и он размыкается.

Импульсы с выхода нуль-органа 8 (фиг ° 2г) поступают также на вход блока 31 запрета прохождения первого импульса, который запрещает прохождение самого первого из них и пропускает остальные — второй, третий, четвертый и т.д. (фиг. 2з) ° Второй импульс с выхода нуль-органа 8 (первый — с выхода блока 31), соответствующий, как было отмечено, окончанию второго такта первого цикла,. проходит через восьмой элемент И 29 (фиг.2и), который открыт потенциалом " 1k с инверсного выхода четвертогo триггера

30 (фиг. 2л) и. подсчитывается третьим счетчиком 32, содержимое которого увеличивается на единицу, а также поступает на управляющий вход блока

5 выборки и хранения, переводя его в режим выборки и запоминания мгновенного значения выходного напряжения интегратора 4, являющегося результатом первого цикла работы устройства

1305722 " 6 с приводится к следующему виду

< КпСкЕ1 тд, U =0K = — — — — (1 "е ) + ь, c„

+ U 1 и= (1 e )

Кп Ск 7 (5)

<1 С

<<

° . I

Пв,<„= Яш Ue,ь»<и)

Е

1 — ехр(-Т / )

1 exp (=T / « ) (7) Задним фронтом указанного (второго) выходного импульса нуль-органа

8, кроме того, четвертый триггер 30 по счетному входу устанавливается в положение " 1", при этом потенциал " 1" 10 с его инверсного выхода снимается (восьмой элемент И 29 блокируется) и появляется на прямом выходе (фиг °

2м), открывая седьмой элемент И 28.

Через этот элемент в конце первого такта второго цикла работы устройства пройдет следующий (третий) выходной импульс нуль-органа 8 (фиг. 2к), который задним фронтом вернет четвертый триггер 30 в положение "0", при этом потенциал " 1" с прямого в <хода четвертого триггера 30 будет снят (седьмой элемент И 29 блокируется) и появится на инверсном выходе (фиг.

2л); открывая восьмой элемент И 29, через который в конце второго такта данного цикла пройдет следующий (чет- вертый) выходной импульс нуль-органа 8 (фиг. 2и), и т.д. Таким образом, восьмой элемент И 29 селектирует чет- 0 ные выходные импульсы нуль-органа 8, каждый из которых фиксирует окончание соответствующего цикла работы устройства (фиг. 2и).

Второй и последующие циклы работы

35 устройства осуществляются аналогичн1..

После п циклов работы устройства, подсчитав очередной импульс с выхода восьмого элемента И 29, третий счетчик 32 переполнится, потенциал на его входе переполнения скачком изменится р уровня логического "0" (фиг. 2ф) и заблокирует первый и второй элементы 2И-ИЛИ 37 и 38. Измерительно-вычислительный процесс на этом 5 заканчивается, а на выходе Зб устройства аналогично (5) фиксируется напряжение

T; n

1 - е ) »

< 1

Г т е ) +

-"г/iq 1" (1-е )), К11 С„Ео

U П («bix (11

» 1- — — -(1

К11С<1

К» Ск

+ U„1--„Tq

r «1

С 11 которое при выполнении условия

Выражение (? ) является уравнением преобразования устройства.

В режиме однократных времяимпульсных сигналов, подаваемых на первый и второй информационные входы 34 и

35 устройства (фиг, 2а, б), на входе

15 установки режима работы потенциала "1", подготавливающий первый, второй, третий и четвертый элементы И

12, 13, 24 и 25 (фиг. 2ж). Второй и первый элементы И 13 и 12, открытые на время Т и Т< соответственно,пропускают тактовые импульсы генератора

14 на счетные входы второго и первого счетчиков 17 и 16 (фиг. 2д, е),,которые путем подсчета этих импульсов формируют коды, пропорциональные Т2 и Т соответственно. Остальные операции первого цикла работы устройства для двух исходных времяимпульсных сигналов (фиг. 2а, б) аналогичны рассмотреным в первом режиме: на время Т устанавливается в замкнутое положение третий ключ 6, начинается заряд запоминающего конденсатора 7, а затем (после установки третьего ключа 3 в

11 !1 замкнутое положение потенциалом 1 с выхода первого триггера 9) <его разряд до момента достижения напряжением нулевого значения и т.д. После первого цикла работы устройство переходит к формированию "собственных" времянмпульсных сигналов с той же длительностью (Т = Т, Т, = Т, ), чтобы обеспечить измерительно-вычислительный процесс в последующих циклах работы.

Второй импульс нуль-органа 8 (фиг, 2г), или первый с выхода блока

31 (фиг. 2в), появляющийся на выходе восьмого элемента И 29 (фиг. 2и) и фиксирующий окончание первого цикла работы устройства, проходит далее через четвертый элемент И 25 и, поступая на управляющий вход второго вычитающего счетчика 19, разрешает перезапись в него содержимого второго счетчика 17, а также устанавливает третий триггер 23 в положение "1",при котором потенциал "1" с его прямого выхода (фиг. 2н) открывает шестой элемент И 27,:и тактовые импульсы генератора 14 через этот элемент начи1305722 8

Формула изобретения нают поступать на счетный вход второго вычитающего счетчика 19 (фиг.2о), "описывая" его содержимое. В момент .времени, соответствующий обнулению второго вычитающего счетчика 19, сра- 5 батывает второй дешифратор 21, импульс с выхода которого (фиг. 2п) воз,вращает третий триггер 23 в исходное положение "0". Таким образом, на выходе указанного триггера формируется 10 времяимпульсный сигнал (фиг. 2н), как бы "имитирующий" второй из периодически повторяющихся сигналов предыдущего режима, который через второй элемент 2И-ИЛИ 38 и элемент ИЛИ 1„0 15 поступает на первый триггер 9 (фиг.2у) и управляющий вход третьего ключа 6, устанавливая его в замкнутое положение и задавая последовательность операций, характерную для первого такта 20 второго цикла работы устройства.

Третий импульс нуль-органа 8 (фиг. 2г) или второй с выхода блока

31 (фиг. Зз), появляющийся на выходе седьмого элемента И 28 (фиг. 2к) и фиксирующий окончание первого такта второго цикла работы устройства, проходит далее через третий элемент И

24 и, поступая на управляющий вход первого вычитающего счетчика 18, раз- 30 решает перезапись в него содержимого первого счетчика 16, а также устанавливает второй триггер 22 в положение

" 1", при котором потенциал " 1" с его прямого выхода (фиг. 2р) открывает пятый элемент И 26, и тактовые импульсы генератора 14 через этот элемент начинают поступать на счетный вход первого вычитающего счетчика 18 (фиг. 3c), "описывая" его содержимое. 40

В момент времени, соответствующий обнулению первого вычитающего счетчика 18, срабатывает первый дешифратор

20, импульс с выхода которого (фиг.2т) возвращает второй триггер 22 в исход-45 ное положение "0". Таким образом, на выходе указанного триггера формируется время-импульсный сигнал (фиг. 2р) как бы "имитирующий" второй из периодически повторяющихся сигналов пре- 50 дыдущего режима, который через первый элемент 2И-ИЛИ 37 и элемент ИЛИ 10 поступает на первый триггер 9 (фиг. 2у) и управляющий вход первого ключа 2, устанавливая его в замкнутое55 положение и, задавая последовательность: операций,характернуюдля второго такта второго цикла работы устройства.

Вычислительное устройство, содержащее соединенные последовательно источник опорного напряжения, первый и второй ключи, интегратор, блок выборки и хранения, выход которого является выходом вычислителЬного устройства, запоминающий конденсатор, первая обкладка которого подключена к выходу первого ключа, выход блока выборки и хранения соединен с информационным входом третьего ключа, выход которого подключен к первой обкладке запоминающего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, элемент

ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответствснно с управляю1цил1п входами первого и третьего ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения, в него введены нуль-орган, первый, второй, третий и четвертый триггеры, генератор импульсов, первый, второй, третий, четвертый,.пятый, шестой, седьмой, восьмой элементы И, первый, второй и третий счетчики, первый и второй вычитающие счетчики, первый и второй дешифраторы, первый и второй элементы 2И-ИЛИ.блок запрета прохождения первого импульса, причем выход первого ключа соединен с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход нуль-органа соединен с единичным входом первого триггера, к входу установки в 0" которага подключен выход элемента ИЛИ, прямой выход первого триггера соединен с управляющим входом второго ключа, первый вход первого элемента И является первым информационным входом устройства и соединен с первым входом первого элемента 2И-ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, первый вход второго элемента И является вторым информационным входом устройства и соединен с первым входом второго элемента 2ИИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами первого и второго элементов

И и с первыми входами пятого и шестого элементов И, третьи входы первого и второго элементов И соединены соот10

1305722 ветственно с первыми входами третьего и четвертого элементов И и являются входом установки режима работы устройства, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к единичным входам соответственно второго и третьего триггеров, прямые выходы которых соединены соответственно с вторыми входами пятого и шестого элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены к счетным входам соответственно первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами разрядов соответственно первого и второго вычитающих счетчиков, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго дешифраторов, выход первого дешифратора соединен с входом установки в "0 второго триггера, выход второго дешифратора соединен с входом установки в "0" третьего триггера, выходы пятого и шестого элементов И подключены к счетным входам со25 ответственно первого и второго вычитающих счетчиков, входы запуска кото-. рых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены к выходам соответственно седьмого и восьмого элементов И, первые входы которых подключены к счетному входу четвертого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с вторыми входами соответственно седьмого и восьмого элементов И, выход во"ьмого элемента И подключен к счетному входу третьего счетчика и к управляющему входу блока выборки и хранения, вторые и четвертые входы первого и второго элементов 2И-ИЛИ соединены с выходом переполнения третьего счетчика, третьи входы первого и второго элементов 2И-ИЛИ подключены к прямым выходам соответственно второго и третьего триггеров, выхоц нуль-органа соединен с входом блока запрета прохождения первого импульса, выход которого подключен к счетному входу четвертого триггера, информационные входы разрядов третьего счетчика являются входами установки числа циклов работы устройства °

1305722

Фиг. Z

Редактор В.Данко

Заказ 1454/48

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 р

С

Я ф

Составитель 0.0траднов

Техред В.Кадар Корректор И.Муска

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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