Устройство для воспроизведения квадратичных функций

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при воспроизведении и вычислении параболических функций вида у ао ± aix ± аах , аргумент которых представлен число-импульсным кодом. Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение. Устройство содержит счетчик 1, преобразователь 2 кода в интервал, счетчик 3, первый 4 и второй 5 преобразователи кода в частоту, ключ 6, тактовый вход 7, вход 8 операнда, первый 9, второй 10 и третий 11 установочные входы. 1 ил.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s G 06 F 7/544

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774650/24 (22) 26.12.89 (46) 23.03.92. Бюл. hL 11 (71) Научно-производственное объединение

"Энергия" (72) Л. В, Кренский (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 710039, кл. G 06 F 7/38, 1977.

Смолов B.Á. Функциональные преобразователи информации. — Л.: Энергоиздат, 1981, с.145, рис.4.5. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ КВАДРАТИЧНЫХ ФУНКЦИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при воспроизведении и вычислении параболических функций вида у = ao +. а1х «+ а2х, аргумент которых представлен число-импульсным кодом.

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение. Устройство содержит счетчик 1, преобразователь 2 кода в интервал, счетчик 3, первый 4 и второй 5 преобразователи кода в частоту, ключ 6, тактовый вход 7, вход 8 операнда, первый 9, второй 10 и третий 11 установочные входы.

1 ил.

1721604

Изобретение относится к автоматике и второго преобразователей кода в частоту вычислительнойтехникеиможетнайти при- соединены с выходом первого счетчика и менение в специализированных вычисли- первым установочным входом устройства тельных и информационно-измерительных соответственно, счетные входы первого и системах, в системах автоматического 5 второго счетчиков соединены с выходами управления при воспроизведении и вы- соответственно второго и первого преобрачислении параболических функций вида зователей кода в частоту, входы параллельу = ap «+а1х a2õ, аргументкоторых пред- ной записи первого и второго счетчиков ставлен число-импульсным кодом. соединены соответственно с вторым и

Известноустройстводля воспроизведе- 10 третьим установочными входами устройстния квадратичных функций, аргумент кото- ва, выход второго счетчика соединен с выхорых представлен число-импульсным кодом, дом результата устройства. содержащее двоичный делитель, счетчик На чертеже представлена функциональучастков, дешифратор, элементы И и ИЛИ, ная схема устройства, блоки памяти и импульсный сумматор (1). 15 Устройство для воспроизведения квадНедостатками устройства являются по- ратичных функций содержит второй счетчик ниженная точность в силу использования в 1, преобразователь 2 кода в интервал, пернем кусочно-линейной аппроксимации и or- вый счетчик 3, первый 4 и второй 5 преобрараниченная область применения ввиду вос- зователи кода в частоту (ПКЧ), ключ 6, произведения и вычисления квадратичных 20 причем выход преобразователя 2 кода в инфункций, являющихся только частным слу- тервал соединен с управляющим входом чаем множества параболических функций. ключа 6, информационный вход которого соНаиболее близким к предлагаемому яв- единен с тактовым входом 7 устройства, ляется устройство для воспроизведения вход 8 операнда устройства соединен с инквадратичных функций. аргумент которых 25 формационным входом преобразователя 2 представлен число-импульсным кодом, со- кода в интервал, выход ключа 6 соединен с держащее последовательно соединенные частотными входами первого 4 и второго 5 первый ключ, первый счетчик, регистр и ПКЧ, входы операндов первого 4 и второго преобразователь кода в интервал, выход ко- 5 ПКЧ соединены с выходом первого счетчиторого соединен с управляющими входами 30 ка 3 и первым установочным входом 9 устпервого и второго ключей и последователь- ройства соответственно, счетные входы но соединенные устройство управления, за- первого 3 и второго 1 счетчиков соединены поминающее устройство, второй ключ и с выходами соответственно второго 5 и второй счетчик, причем информационный первого 4 ПКЧ, входы параллельной записи вход первого ключа соединен с тактовым 35 первого 3 и второго 1 счетчиков соединены входом устройства (2), соответственно с вторым 10 и третьим 11

Недостатками известного устройства установочными входами устройства, выход являются низкое быстродействие, обуслов- второго счетчика 1 соединен с выходом реленное итерационным (по схеме Горнера) зультата устройства. алгоритмом реализации, а также конструк- 40 Устройство работает следующим обративная сложность, обусловленная наличием зом. устройства управления и запоминающего Цикл воспроизведения и вычисления параболической функции вида г

Целью изобретения является повыше- у = ap a1nx a2nx, (1) ние быстродействия и упрощение. 45 где nx — число-импульсный код аргумента;

Указанная цель достигается тем, что в ap,а1,az — постоячные коэффициенты, устройство для воспроизведения квадра- начинается с поступления число-импульстичных функций, содержащее два счетчика, ного кода с входа 8 операнда устройства на преобразователь кода в интервал и ключ, информационный вход преобразователя 2 причем выход преобразователя кода в ин- 50 кода в интервал. Передним фронтом первотервал соединен с управляющим входом го импульса число-импульсного кода произключа, информационный вход которого со- водится запись кодовых уставок Ао и А> с единен с тактовым входом устройства, до- третьего 11 и второго 10 установочных вхополнительно введены два преобразователя дов в счетчики 1 и 3 соответственно (цепи кода в частоту, причем вход операнда уст- 55 записи счетчиков не показаны). Для обесройства соединен с информационным вхо- печения более четкой работы устройства дом преобразователя кода в интервал, записькодовыхуставокАриА1должнапровыход ключа соединен с частотными входа- изводиться заранее перед поступлением ми первого и второго преобразователей ко- входного число-импульсного кода, как опеда в частоту, входы операндов первого и рация по установке счетчиков 1 и 3 в исход1721604 ное состояние. На выходе преобразователя 2 кода в интервал формируется импульс напряжения, длительность Т которого при постоя н ной частоте входн ых импульсов пропорциональна число-импульсному коду

T=k пх, (2) где k — коэффициент пропорциональности.

Выходной импульс преобразователя 2 кода в интервал, поступая на управляющий вход ключа 6, открывает последний, в результате чего импульсы с тактового входа 7 устройства, поступающие на информацион ный вход ключа 6, поступают на частотные входы первого 4 и второго 5 ПКЧ.

Выходная частота 1пкч1 первого IlKV 4 определяется выражением пкч1 = k1 N1 = N1, (3)

1о

2п где N1 — выходной код первого счетчика 3;

k1 — коэффициент преобразования первого ПКЧ 4;

fo — тактовая частота; и — число разрядов первого ПКЧ 4, равное числу разрядов первого счетчика 3.

В каждый момент времени t в интервале длительности Т выходной код N1 первого счетчика 3, поступающий на кодовые шины первого ПКЧ 4, равен

N1=A1 пкчг 1, (4) причем

1пкчг = k2 A2 = Аг, (5)

fo

2Р где 1пкчг — выходная частота второго ПКЧ 5;

k2 — коэффициент преобразования второго ПКЧ 5; р — число разрядов второго ПКЧ 5;

A2 — кодовая уставка второго ПКЧ 5.

Знаки полярности "+" либо "—" в выражении (4) употребляются в зависимости от режима, в котором должен работать первый счетчик

3 — в суммирующем либо вычитающем соответственно. С частотного выхода первого

ПКЧ 4 за время длительности Т на счетный вход второго счетчика 1 поступает число импульсов, равное

fo

N2= J fl1K а= f „(А1 пкчг t)dt= о о 2"

fî А1 Т, о пкч2 Т2 (6)

2n+ 1

Учитывая выражения (2) и (5), формулу (6) записывают в виде

М = 1 1о А1 " fo А2 2.(7) г.

Мг= пх + „пх ° 7

2ч 2"

К моменту окончания длительности Т, соответствующему концу цикла воспроизведения и вычисления функции, выходной код- Ny второго счетчика 1, являющийся выходом результата устройства, соответствует числу импульсов, равному й„=Ао йг, (8)

5 Знаки полярности "+" либо "—" в выражении (8) употребляются в зависимости от режима, в котором должен работать второй счетчик

1 — в суммирующем либо вычитающем соответственноо.

10 Учитывая выражение (7), формулу (8) записывают в виде

A1 k fo) .Аг г

Ny = Ao + пх

2п 2"

1 Пх

15 (9)

Сопоставляя формулы (1) и (9), можно отметить, что при соблюдении равенств ао = — Ao;

1 а (10)

20»,= "foA„ (11) а 2"

А2 (12) аг—

25 выполняется соотношение, выражающее прямо пропорциональную зависимость выходного кода Ny второго счетчика 1 от значения функции (1),. аргумент которой представлен число-импульсным кодом (13) йу= а у, где а — коэффициент масштабирования.

Для удобства отчета результата вычис35 ления второй счетчик 1 может быть выполнен двоично-десятичным, а коэффициент а выбран кратным десяти.

Соблюдение равенства (10) — (12) при заданных а, k, fo, n, р обеспечивается путем

40 выбора величин кодовых уставок Ао, А1 и

А2.

Указанные режимы работы счетчиков 1 и 3 на сложение либо на вычитание устанавливаются заранее, исходя из того, какую

45 ветвь параболы необходимо воспроизводить — восходящую либо нисходящую, при этом выпуклую вниз либо вверх. Учитывая, что знаки полярности первой и второй производных параболы однозначно определя50 ют форму любой ее ветви независимо от сочетания знаков полярности перед ее коэффициентами, то при положительном знаке полярности первой производной, т.е. при воспроизведении восходящих ветвей параболы различной выпуклости, второй счетчик 1 необходимо устанавливать в режим сложения, а при отрицательном знаке полярности (нисходящие ветви) — в режим вычитания.,При положительном или отрицательном знаке полярности второй

1721604

Составитель Л. Кренский

Редактор И, Шмакова Техред М.Моргентал Корректор M. Демчик

Заказ 954 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 производной, т.е. при воспроизведении ветвей параболы, выпуклых вниз (знак "+" перед коэффициентом az) либо вверх (знак

"-" перед коэффициентом аг), первый счетчик 3 необходимо устанавливать в режим сложения, если при этом в пределах воспроизводимой ветви параболы полярность произведения знаков полярности первой и второй производных положительна, и в режим вычитания, если отрицательна. Иным словом, режим работы первого счетчика 3 определяется знаками полярности обеих производных, а не одной, как у второго счетчика 1. Следствием этого является то, что при воспроизведении параболы, выпуклой вниз, режимы работы счетчиков 1 и 3 должны быть одноименными — оба на сложение, в случае воспроизведения восходящей ветви, либо оба на вычитание, в случае нисходящей, а для параболы, выпуклой вверх,— разноименными, второй счетчик 1 на сложение, а первый счетчик 3 на вычитание, в случае воспроизведения восходящей ветви, либо наоборот, в случае нисходящей, Таким образом, благодаря новым связям, элементам и возможности установки различного сочетания. режимов работы счетчиков 1 и 3 обеспечивается с учетом масштабирования аппаратурная реализация воспроизведения и вычисления параболических функций вида у = ао 4- а1х +. а х, у г которых знаки полярности перед коэффициентами могут принимать различные сочетания, что позволяет воспроизводить как восходящие, так и нисходящие ветви парабол различной выпуклости, и аргумент которых может быть представлен число-импульсным кодом. В частном случае при выборе кодовых уставок Ао и А, равных нулю, и установке счетчиков 1 и 3 в режим сложения устройство производит операцию возведения в квадрат входного аргумента.

Кроме того, воспроизведение параболиче5 ских функций, производимое в один такт, позволяет повысить быстродействие устройства, а отсутствие устройства управления и запоминающего устройства позволяет его упростить.

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения квадратичных функций, содержащее два счетчика, преобразователь кода в интервал и ключ, 15 причем выход преобразователя кода в интервал соединен с управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с тактовым входом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения

20 быстродействия и упрощения, в него дополнительно введены два преобразователя кода в частоту, причем вход операнда устрой тва соединен с информационным входом преобразователя кода в интервал, 25 выход ключа соединен с частотными входами первого и второго преробразователей кода в частоту, входы операндов первого и второго преобразователей кода в частоту соединены с выходом первого счетчика и

30 первым установочным входом устройства соответственно, счетные входы первого и второго счетчиков соединены с выходами соответственно второго и первого преобразователей кода в частоту, входы параллель35 ной записи первого и второго счетчиков соединены соответственно с вторым и третьим установочными входами устройства, выход второго счетчика соединен с выходом результата устройства.