Устройство для воспроизведения квадратичных функций

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 06 F 7/552

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774645/24 (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.

Авторское свидетельство СССР

М 1152003, кл. 6 06 F 7/552, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ КВАДРАТИЧНЫХ ФУНКЦИЙ

„„5U„„1721605 А1

I (б7) Изобретение относбФсе к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при восйроизведении и вычислении параболических функций вида у = а0 + а1х «+ а2х2, аргумент которых представлен частотой либо ее периодом.

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач. Устройство содержит счетчик 1 результата, счетчик 2 импульсов, счетчик 3 кода множимого, первый 4 и второй 5 преобразователи кода в частоту, первый 6 и второй 7 ключи, вход 8 запуска, входы первого 9 и второго 10 аргументов, первый 11, второй 12, третий 13 и четвертый

14 установочные входы. 1 ил.

1721605

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в специализированных вычислительных и информационно-измерительных системах, в системах автоматического управления при воспроизведении и вычислении параболических функций у =ао +. а х .

+ агх, аргумент которых представлен частотой либо ее периодом.

Известно устройство для воспроизведения квадратичных функций, аргумент которых представлен частотой, содержащее генератор опорной частоты, счетчик импульсов, сумматор, элементы И, триггер управления, схему переписи кода и элемент задержки.

Недостатком устройства является ограниченная область применения ввиду воспроизведения и вычисления квадратичных функций, являющихся только частным случаем множества параболических функций.

Известно устройство для воспроизведения квадратичных функций, аргумент которых представлен частотой, содержащее счетчик результата, реверсивный счетчик, элементы И, ИЛИ, регистры памяти, блок управления и устройство индикации.

Недостатками устройства являются низкое быстродействие, обусловленное двухтактным режимом его работы, и ограниченная область применения ввиду воспроизведения парабол только с положительными знаками полярности перед их коэффициентами, т,е. воспроизведения только их возрастающих ветвей, причем выпуклых только вниз, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для воспроизведения квадратичных функций, аргумент которых представлен частотой, содержащее последовательно соединенные генератор опорной частоты и первый счетчик импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа, соединенного выходом со счетным входом управляемого делителя частоты, подключенного управляющим входом и выходом соответственно к кодовому выходу и счетному входу второго счетчика импульсов, счетчик результата, вычитающий вход которого подключен к выходу управляемого делителя частоты, и вход аргумента устройства, подключенный к информационному входу ключа.

Недостатком известного устройства является ограниченный класс решаемых задач, обусловленный воспроизведением парабол только с положительными знаками полярности перед их коэффициентами и

55 тем, что аргумент параболических функций ограничен только частотой.

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для воспроизведения квадратичных функций, содержащее счетчик импульсов, счетчик результата и первый ключ, информационный вход которого соединен с входом первого аргумента устройства, дополнительно введены два преобразователя кода в частоту, счетчик кода множимого и второй ключ, причем вход запуска устройства соединен с управляющими входами первого и второго ключей, входы блокировки которых соединены с выходом переполнения и (или) нуля счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго ключа, информационный вход которого соединен с входом второго аргумента устройства, входы операндов первого и второго преобразователей кода в частоту соединены с выходом счетчика кода множимого и первым установочным входом устройства соответственно, выходы первого и второго преобразователей кода в частоту соединены со счетными входами счетчика результата и счетчика кода множимого соответственно, входы параллельной записи счетчика результата, счетчика кода множимого и счетчика импульсов соединены с вторым, третьим и четвертым установочными входами устройства, выход первого ключа соединен с частотными входами первого и второго преобразователей кода в частоту, выход счетчика результата соединен с выходом результата устройства.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для воспроизведения квадратичных функций содержит счетчик 1 результата, счетчик 2 импульсов, счетчик 3 кода множимого, первый 4 и второй 5 преобразователи кода в частоту, первый 6 и второй 7 ключи, причем вход 8 запуска устройства соединен с управляющими входами первого 6 и второго 7 ключей, входы блокировки которых соединены с выходом переполнения и (или) нуля счетчика 2 импульсов, входы первого 9 и второго 10 аргументов устройства соединены с информационными входами первого 6 и второго 7 ключей соответственно, выходы которых соединены с частотными входами первого 4 и второго 5 преобразователей кода в частоту (ПКЧ) и со счетным входом счетчика 2 импульсов соответственно, входы операндов первого 4 и второго 5 ПКЧ соединены с выходом счетчика 3 кода множимого и первым установоч1721605 ным входом 11 устройства соответственно, выходы первого 4 и второго 5 ПКЧ соединены со счетными входами счетчика 1 результата и счетчика 3 кода множимого соответственно, входы параллельной запи- 5 си счетчика 1 результата, счетчика 3 кода множимого и счетчика 2 импульсов соединены с вторым 12, третьим 13 и четвертым 14 установочными входами устройства, выход счетчика 1 результата соединен с выходом 10 результата устройства.

Устройство работает следующим образом.

Цикл воспроизведения и вычисления параболической функции вида 15

y=aO — -а1 х+ аФх либо вида

20 (2) у = bO + b1Tx + b2Tx, где Fx — частота — первый аргумент;

Tx — период частоты — второй аргумент; ар,а1,а2,bo,bi,b2 — постоянные коэффи- 25 циенты, начинается с поступления на вход 8 запуска устройства запускающего импульса, который по управляющим входам первого 6 и второго 7 ключей открывает последние, а 30 также производит запись кодовых уставок

Ар, А1 и Аз с второго 12, третьего 13 и четвертого 14 установочных входов в счетчики

1,3 и 2 соответственно (цепи счетчиков не показаны), Причем, если запись кодовой ус- 35 тавки Аз производится в прямом коде, то счетчик 2 импульсов устанавливается в режим вычитания, а если в дополнительном — то в режим сложения, Для обеспечения более четкой работы устройства запись 40 кодовых уставок Ар, А1 и Аз должна производиться передним фронтом запускающего импульса, а открытие ключей 6 и 7 — задним, либо запись указанных кодов должна производиться заранее перед запускающим 45 импульсом, как операция по установке счетчиков 1, 3 и 2 в исходное состояние. При этом импульсы частотой Fi, поступающие с входа 9 первого аргумента устройства на информационный вход первого ключа 6, 50 проходя через последний, поступают на частотные входы первого 4 и второго 5 ПКЧ, а импульсы частотой F2, поступающие с входа

10 второго аргумента устройства на информационный вход второго ключа 7, проходя 55 через последний, поступают на счетный вход счетчика 2 импульсов, При обнулении указанного счетчика (режим вычитания) либо переполнении (режим сложения) его выходной импульс по входам блокировки первого 6 и второго 7 ключей закрывает последние, тем самым прекращая цикл воспроизведения, длительность Т которого определяется формулой

T= A3 г (3) Выходная частота 1кпч1 первого ПКЧ 4 определяется выражением пкч1 = ki. Ni = Ni, Е1

2л (4) (5) Й1 А1 тпкч2 t, причем пкч2 = г A2 = Аг, Р1

2Р (6) где 1пкч2 — выходная частота второго ПКЧ 5;

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

А2 — кодовая уставка второго ПКЧ 5, Знаки полярности "+" либо "—" в выражении (5) употребляются в зависимости от режима, в котором должен работать счетчик 3 кода множимого — в суммирующем либо вычитающем соответственно. С частотного выхода первого ПКЧ 4 эа время длительности Т на счетный вход счетчика 1 результата поступает число импульсов N2, равное т

N2= 3 пкч1 dt = о т Fi

=Х „(А1 тпкч2 t)dt = о 2П

Учитывая вы ражения (3) и (6), формулу (7) записывают в виде

4 A2 F)

М2—

2" F2 2" ".F) где Ni — выходной код счетчика 3 кода множимого;

k1 — коэффициент преобразования первого ПКЧ 4;

n — число разрядов первого ПКЧ 4, равное числу разрядов счетчика 3 кода множимого.

В каждый момент времени с в интервале длительности Т выходной Kî4 Й1 счетчика 3 кода множимого, поступающий. на кодовые шины ПКЧ 4, равен

1721605

К моменту окончания длительности Т, соответствующему концу цикла воспроизведения и вычисления функции, выходной код Ny счетчика 1 результата соответствует числу импульсов, равному (9) Ny=Ao +Йг.

Я . А F и Аг и

A fl+P+1 Fj

2 Рг 2 (10) Полагая в формуле (10) F1 = Fx, à Fz = const и сопоставляя эту формулу с формулой (1), можно отметить, что при соблюдении равенств

1 ао = — Ао; а

Аз а1= „А1: а 2" Рг аг + Аг (13) А а 2" +Р+" Р выполняется соотношение, выражающее прямо пропорциональную зависимость выходного кода Ny счетчика 1 результата от значения функции (1), аргумент которой представлен частотой (14) Ny= a у, где а — коэффициент масштабирования.

Полагая в формуле (10) Р1 = const, а

Рг = Рх = и сопоставляя эту формулу

1 х с формулой (2), можно отметить, что при соблюдении равенств

bo = — Ao: а (15) A3 F1

Ь1 = — „А1; а 2" (16) Знаки полярности "+" либо "—" в выражении (9) употребляются в зависимости от режима, в котором должен работать счетчик 1 результата — в суммирующем либо вычитающем соответственно.

Учитывая выражение (8), формулу (9) записывают в виде

bz „Аг (17)

А F3 а.2и+Р+ выполняется соотношение (14), выражающее прямо пропорциональную зависимость выходного кода Ny счетчика 1 результата от значения функции (2), аргумент которой представлен периодом частоты.

Для удобства отсчета результата вы10 числения счетчик 1 результата может быть выполнен двоична-десятичным, а коэффициент а выбран кратным десяти, Соблюдение равенств (11) — (13) и (15)— (17) при заданных а,n,р,Аз обеспечивается путем выбора величин кодовых уставок Ао, А1 и Аг. Кодовая уставка Аз, максимальное значение которой равно объему счетчика 2 импульсов, выбирается, исходя из требуемого значения длительности цикла воспроизведения согласно формуле (3).

Укаэанные режимы работы счетчиков 1 и 3 на сложение либо на вычитание устанавливают.-;я заранее, исходя из того, какую ветвь параболы необходимо воспроизводить — восходящую либо нисходящую, при этом выпуклую вниз либо вверх. Учитывая, что знаки полярности первой и второй производных параболы однозначно определяют формулу любой ее ветви независимо от

30 сочетания знаков полярности перед ее коэффициентами, то при положительном знаке полярности первой производной, т.е, при воспроизведении восходящих ветвей параболы различной выпуклости, счетчик 1 ре35 зультата необходимо устанавливать в режим сложения, а при отрицательном знаке полярности(нисходящие ветви) — в режим вычитания. При положительном или отрицательном знаке полярности второй производной, т.е. при воспроизведении ветвей параболы, выпуклых вниз (знак "+" перед коэффициентом аг) либо вверх (знак "-" перед коэффициентом аг), счетчик 3 кода множимого 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, Иными

50 словами, режим работы счетчика 3 кода множимого определяется знаками полярности обеих производных, а не одной, как у счетчика 1 результата. 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, счетчик 1 ре1721605

35

50

Составитель Л. Кречинский

Техред М.Моргентал Корректор М, Шароши

Редактор И. Шмакова

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 зультата на сложение, а счетчик 3 кода множимого на вычитание, в случае воспроизведения восходящей ветви, либо наоборот, в случае нисходящей.

Таким образом, благодаря новым свя- 5 зям, элементам и возможности установки различного сочетания режимов работы счетчиков 1 и 3 обеспечивается с учетом масштабирования аппаратурная реализация воспроизведения и вычисления парабо- 10 лических функций вида у = ао - . a>x + aux . у з которых знаки полярности перед коэффициентами могут принимать различные сочетания, что позволяет воспроизводить как восходящие, так и нисходящие ветви пара- 15 бол различной выпуклости, и аргумент которых может быть представлен частотой либо ее периодом. В частном случае при выборе кодовых уставок Ао и А, равных нулю, и установке счетчиков 1 и 3 в режим сложения 20 устройство производит операцию возведения в квадрат входного аргумента.

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения квад- 25 ратичных функций, содержащее счетчик импульсов, счетчик результата и первый ключ, информационный вход которого соединен с входом первого аргумента устройства, 30 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него дополнительно введены два преобразователя кода в частоту, счетчик кода множимого и второй ключ, причем вход запуска устройства соединен с управляющими входами первого и второго ключей, входы блокировки которых соединены с выходом переполнения и (или) нуля счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго ключа, информационный вход которого соединен с входом второго аргумента устройства, входы операндов первого и второго преобразователей кода в частоту соединены с выходом счетчика кода множимого и первым установочным входом устройства соответственно, выходы первого и второго преобразователей кода в частоту соединены со счетными входами счетчика результата и счетчика кода множимого соответственно, входы параллельной записи счетчика результата, счетчика кода множимого и счетчика импульсов соединены с вторым, третьеим и четвертым установочными входами устройства, выход первого ключа соединен с частотными входами первого и второго преобразователей кода в частоту, выход счетчика результата соединен с выходом результата устройства,