Устройство для возведения в степень

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<,, 744655 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1403,78 (21) 2590603/18-24 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 300/80 Бюллетень Йо 24

Дата опубликования описания 30.0680 (5 )М. Кл.>

06 3/00

G 06 G 7/20

Государственный комитет

ГССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.34 (088.8) (72) Автор изобретения

В.В. Безэубцев (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для функционального преобразования входных аналоговых и цифровых сигналов в выходной сигнал.

Известно устройство для возведения в степень, содержащее два логарифматора, блок умножения, блок срав-10 нения, логические элементы И и инверторы (1) .

Недостатками устройства являются сложность конструкции и ограниченные функциональные возможности.

Известно также устройство для функционального преобразования, содержащее счетчик, цифроаналоговый преобразователь, функциональный частотный преобразователь и элемент

ИЛИ (2) .

Недостатком устройства является ограниченный класс воспроизводимых функций.

Наиболее близко к предлагаемому изобретению устройство для возведения в степень, содержащее источник опорного напряжения, генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, входы управления которых соединены с соответствующими выходами блока управления, соединенного первым входом с выходом блока задания основания степени, первый аналоговый вход которого подключен к аналоговой шине ввода основания степени, а второй аналоговый вход соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, подключенного аналоговым входом к выходу второго цифроаналогового преобразователя, соединенного аналоговым входом с выходом источника опорного напряжения,причем цифровые входы обоих цифроаналоговый преобразователей подключены к цифровому выходу основного счетчика (Э) .

Недостаток этого, устройства эаклю= чается в том, что ойдо воспроизводит ограниченный класс функций, т.е. позволяет возводить только в

1 степень равную †. Кроме того, устройство позволяет возводить в степень, основание которой представле" но только в аналоговой форме.

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач.

744655 ь, / 3

Эта цель достигается тем, что в устройство для возведения в степен содержащее источник опорного йапря жения, генератор импульсов, подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, входы управления которым соединены с соответ,ствующими выходами блока управления, соединенного первым входом с выходом блока задания основания степени, первый аналоговый вход которого подключен к аналоговой шине ввода основания степени, а второй аналоговый вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, дополнительно введены блок задания показателя степени, функциональный частотный преобраэ ователь и счетчик, подключенный нходами управления к соответствующим выходам блока управления и соединенный счетным входом через функциональный частотный преобразователь с выходом цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого подключен к цифровому выходу дополнйтельного счетчика, а аналоговый вход соединен с выходом блока задания показателя степени, подключенного первым входом к шине ввода""показателя степени, вторым входом — к выходу источника опорного напряжения, а третьим входом — к соотнетстнующему выходу блока управления, соединенного вторым входом с выходом обнуления основного счетчика, причем первый цифровой вход блока задания основания степени, подключенного вторым цифровым входом к цифровому выходу дополнительного счетчика, соединен с цифроной шиной ввода основания степени.

Крбме того блок задания основания степени содержит схему сравнения кодов, компаратор и элемент ИЛИ, подключенный выходом к выходу блока заданйя основания степени и соединейный входами с выходами схемы совпадения кодов и компаратора, первые входы которых подключены соответствеййо к первому цифровому и первому аналоговому нходам блока зада ния основания степени," а вторые входы соединены соответственно со вторым цифровым и вторым аналоговым входами блока задания основания степени, а блок задания показателя степени содержит переключатель, подключенный первым и вторым входами соответственно к первому и второму входам блока задания показателя -степени и сое- -=-: диненйый управляющим входом и выходом соответственно с третьим входом и выходом блока задания показателя

"степени. - ...На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для возведения н сте- пень содержит основной счетчик 1, дополнительный счетчик 2 йодключен ) ный цифровым выходом к цифровому входу цифроаналогового преобразователя 3, соединенного выходом через функциональный частотный преобразователь 4 со счетным входом счетчика

2. Счетный вход счетчика 1 подключен

/к выходу генератора 5 импульсон, а аналоговый вход цифроаналогового преобразователя 3 соединен с выходом блока б задания показателя степени.

Первый цифровой и первый аналоговый

10 входы блока 7 задания основания степени подключены соответственно к цифровой и аналоговой шине ввода основания степени. Второй цифровой и второй аналоговый входы блока 7

15 соединены соответственно с цифровым выходом счетчика 2 и аналогоным выходом преобразователя 3. Выход блока 7 подключен к первому входу блока 8 управления, соединенного вторым входом с ныходом обнуления счетчика 1 и подключенного выходами к входам управления режимами работы счетчиков 1 и 2. Блок б задания показателя степени подключен первым, вторым и третьим входами соответственно к шине ввода показателя степени, выходу источника

9 опорного .напряжения и соответствующему выходу блока 8 управле30 ния. Блок 7 задания основания сте— пени содержит схему 10 сравнения кодов, компаратор 11 и элемейт

12 ИЛИ.

Устройство работает следующим

35 образом.

Замкнутая система, образованная счетчиком 2, цифроаналоговым преобразователем 3 и функциональным частотным преобразователем 4, пред назначена для формирования экспо40 ненциальной функции. Код N накап

2 ливаемый в счетчике 2 через время е с момента запуска счетчика, в условиях использования функциональ-. ного частотного преобразователя 4, 45 обладающего линейной характеристикой с коэффициентом преобразования k„ и при напряжении U на аналоговом входе цифроаналогового преобразователя 3, определяется выражением

+ ксу и =и,е

1 где N — начальный код счетчика 2, — основание натуральных логарифмов.

55 Выбрав k = 1, U = 1, получают

N = и

Знаку "плюс" в этих выражениях соответствует работа счетчика 2 н щ0 режиме сложения, а знаку "минус"— в режиме вычитания.

Операция возведения в степень производится в два такта. Первый такт начинается с момента выдачи

65 блоком 8 управления на счетчики 1

744655 и 2 команд "Сброс 1" и "Сброс II".

При этом счетчик 1 устанавливается в нулевое состояние, а в счетчике

2 записывается код М = 1; Для обоих счетчиков устанавливается режим сложения, в результате:чего счетчик

1 начинает суммировать импульсы частоты F с выхода генератора 5 импульсов, а счетчик 2 — импульсы функционального частотного преобразбвателя 4. При этом напряжение на выходе блока б равно U †на-. пряжению источника 9.

В момент равенства кода счетчика

2 коду йд на цифровой шине ввода оснонания степени или равенства выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 3 напряжению U на аналоговой шйне ввода основания степени срабатывают соответственно схема 10 сравнения кодов или компаратор 11, входящие в состав блока 7 задания основания степени, и на выходе этого блока (выходе элемента 12 HJIH), формируется сигнал, который поступает на первый вход блока 8 управления. В этот момент

J времени в .счетчике 1 накапливается код

И„= ГЬА,, где A — входная величина, определяющая основание степени, т.е. А=йд или А=0д °

С поступлением на вход блока 8 управления сигнала с выхода блока 7 начинается второй такт работы устройства. В этот момент по команде

"Сброс II" блока 8 счетчик 2 устанавливается в исходное состояние

N -=-1. Кроме этого блоком 8 счетчик

1 переводится в режим вычитания, а блок б задания показателя степени управляющим сигналом, поступающим íà его третий вход, переводится в режим, при котором напряжение на выходе блока б становится равным U т.е. напряжение на шине ввода пока- зателя степени. Такое изменение выходного напряжения блока б может быть получено, например, за счет выполнения блока б в виде переключателя, первый и второй входы которого подключены соответственно к шине ввода показателя степени и выходу источника 9 опорного напряжения, напряжение на выходе которого равно 0, а выход переключателя соединен с аналоговым входом преобразователя 3.

В том случае, когда показатель степени должен быть задан в ниде цифрового кода N блок б может быть вйпслней" На цнфровом делителе напряжения и входном регистре, управляю-"— щем коэффициентом деления этого делителя.

Второй такт работы устройства продолжается до т е х пор, пока к од счетчика не станег равным,нулю. В этот момент с выхода обнуления счетчика 1 на второй вход блока 8 управления поступает сигнаЛ, по которому блок 8 выдает команду "Стоп" на счетчики 1 и 2. Код, накопленный в счетчике 2 к этому моменту времени, равен !

О

В бых.

/ .где  — входная величина на шине ввода показателя степени,; например В = U .

Таким образом после окончания второго такта в счетчике 2 формируется выходной код, равный числу А в степени В.

При вычислении степени вида

1/В

N x. алгоритм работы устройства остается прежним за исключением того, что на выходе блока задания степени в первом такте выходное напряжение равно U,,а во втором такте равно U, Вычисление степени вида

-ь

М

Ьых

30 осуществляется следующим образом.

Первый такт, работы устройства выполняется так же, как и первый такт при возведении в положительную-степень В. В начале второго

g5 такта блок 10 управления ныдает команду "Установка", по которой счетчик 2 устанавливается в состояние

N 10", где 10" — емкость счетчика 2, кроме этого блок 6 переводит40 ся н режим, при котором напряжение на его выходе равно U, а оба счетчика 1 и 2 переводятся в режим вычитания. Значение выходного кода счетчика 2 н момент обнуления счет45 чика 1 равно и„„= т0 A

При вычислении степени вида

-41Ь ьых. алгоритм работы устройства такой же, как в предыдущем случае, за исключением того, что в первом такте напряжение на выходе блока б равно U, а но втором такте равно

U„ . Результирующий выходной код счетчика 2 равен

- /Ь

Иь,„= 10 А т.е. при возведении в отрицательную

60 степень результат умножается на величину 10" . Это позволяет повысить точность вычисления. Операция умножения на 10" учитывается сдвигом запятой в выходном коде на и десятич65 ных знаков влево.

744655

Помимо возведения в степень и вычисления значений натуральных логарифмов данное устройство обеспечивает также нахождение величины по ее натуральному логарифму.

Численное значение натурального логарифма gnA вводится в счетчик 1, а счетчик 2 устанавливается a сос-. тояние N = 1 и блоком 8 управления задается режим работы устройства, соответствующий второму такту при вычислении степени вида N6q g А, Тогда в момент обнуления счетчика

1 в счетчике 2 формируется код

В/F Ьа х. и, выбирая B=F, получают 15

Ьь! х

Если вместо источника 9 опорного йапряжения используется дополнительный входной сигнал, то устрой- 20 ство осуществляет возведение в степень, показатель которой зацан отно шением двух входных сигналов.

Предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными воэ- ЯЯ можностями по выполнению разного рода функциональнЫх преобразователей в условиях обработки входных сигналов, представленных s виде напряжения или цифрового кода. ЗО

Формула йэобретейия

1. Устройство для возведения в З5 степень, содержащее источник опорного напряжения, генератор импульсов,подключенный выходом к счетному входу основного счетчика, входы управления которого соединены с соответ- О ствующими выходами блока управления, соединенного первым входом с выходом блока задания основания степени, первый аналоговый вход которого подключен к аналоговой шине ввода основания степени, а второй аналоговый вход соединен с выходом . цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него введены блок задания 50 показателя степени, функциональный частотный преобразователь и дополнительный счетчик, подключенный .входами управления к соответствующим выходам блока управления и сое- 55 диненный счетным входом через функциональный частотный преобразователь с выходом цифроаналогового преобразователя, цифровой вход которого подключен к цифровому выходу дополнительного счетчика, а аналоговый вход соединен с выходом блока задания показателя степени, подключенного первым входом к шине ввода показателя степени, вторым входом— к выходу источника опорного напряжения, а третьим входом — к соответствующему выходу блока управления, соединенного вторым входом с выходом обнуления основного счетчика, причем первый цифровой вход блока задания основания степени, подключенного вторым цифровым входом к цифровому выходу дополнительного счетчика, соединен с цифровой шиной ввода основания степени.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задания основания степени содержит схему сравнения кодов, компаратор и элемент ИЛИ, подключенный выходом к выходу блока задания основания степени и соединенный входами с выходами схемы совпадения кодов и компаратора, первые входы которых подключены соответственно к первому цифровому и первому аналоговому входам блока задания основания степени, а.вторые входы соединены соответст:венно со вторым цифровым и вторым аналоговым входами блока задания ос нования степени.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задания показателя степени содержит переключатель, подключенный первым и вторым входами соответственно к первому и второму входам блока задания показателя степени и соединенный управляющим входом и выходом соответственно с третьим входом и выходом блока задания показателя степени.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 481918, G 06 J 3/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 416705, G 06 G 7/26, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 369578, G 06 G 7/20, 1971 (прототип).

Составитель С. Казинов

Редактор Л. Веселовская Техред О. Андрейко Корректор Н. Стед

Заказ 3818/15

Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного коМитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4