Устройство для извлечения квадратного корня

 

(72) Авторы изобретения

В. И. Рязанов, Д. 1L Пунсык-Намжилов и A.

Томский ордена Октябрьской .Ревошоции и орде

Красного Знамени политехнический институт им.! вого,,„

3ЮЖ, (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГО КОРНЯ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в гибридных вычиспительных устройствах и в устройствах ввода информации в UBM.

Известно устройство для извлечения квадратного корня, содержашее генератор тактовых импульсов, элементы задержки, триггер, счетчик, генератор опорной частоты, элементы И, преобразователь код-, напряжение, интегратор и компаратор (1).

Недостатком устройства является пониженная точность извлечения квадратного корня из аналогового сигнала.

Наиболее близким х предлагаемому яв»3$ ляется устройство. для извлечения квас ратного корня, содержашее генератор тактовых импульсов, счетчики, счетный вход первого иэ которых подкшочен к выходу первого элемента И, и нуль-орган, соединенный первым входом с входом устройства, вторым входом с выходом первого цифроаналогового преобразователя, авыходом.с первым входом первого элемен2 та И, подключенного вторым входом к вы» ходу генератора тактовых импульсов, а выходом к счетному входу второго счетчика, выходы которого соединены с цифровыми входами второго цифроаналогово-. го преобразователя, подключенного выходом к аналоговому входу первого цифроаналогового преобразователя, цифровые входы которого соединены с выходами первого счетчика 123.

Недостатком рототяпа является пониженная точность извлечения квадратного корня из-за ошибки, определяемой шагом квантования, попытка уменьшения которого приводит к значительному усложнению технической реализации устройства., Бель изобретения — повышение точности извлечения квадратного корня из аналогового сигнала.

Для достижения укаэанной цели в устройство для извлечения квадратного корня, содержашее генератор тактовых им- пульсов, счетчики, счетный вход первого из которых подключен к выходу элемента

3 911555

И, и нуль-орган, соединенный первым вхо- сов. р

Расп еделитепь 13 подкпючен вхоом с входом устройства, введены второй д р р ом че ез т етий депитепи 14 частоты дом с вхо ле- к выходу эпемента И 3, соединенного треэлемент И, делитепи частоты, кпючи, элементы ИЛИ и НЕ, р р асп едепитель импульпь тьим входом с выходом четвертого дени. жения, подкшоченныи вхо ам депителей 6 и 9. Депитель 6 предкаго делитепя частоты, а выходом к вто- дам депителе

aoãî де ни а ии аботы гене- о входу. нуль-органа, с оединенного вы- значен дпя синхро з и р

HE м аторов 1 и 5, депитепь 8 - дпя формироходом с входом элемента и с первым р м вто ого элемента И, подкпюченно- to вания опорной частоты для распре13 им пьсов, имеющего и вы= го вторым входом к выходу старшего раз- делителя импу ряда второго депитепя частоты, а выхо- ходов, причем дом к суммирующему входу второго счетXтбФ„ чика, соединенного выходом с первым входом первого элемента И, управпяюшим 5 л ( входом - с выходом элемента HE и с втогде п1С вЂ” — максимапьное значение сигнарым входом первого элемента И, а вычипа Х на входе устройства", таюшим входом с выходом элемента ИЛ ен а ИЛИ вЂ” единичный эпемент входного входы которого подкпючены к выходам сигнала (шаг квантования). ключей, соединен ь х сиг альными входа- $0 д ми с выходами разр до торого депитеча то ы а управл юшими входами с же „выходов. выходами распределителя импупьсок под кпюченного входом через третий депитепь

;частоты к выходу первого элемента соединенного ТРетьим входо ° ы" д де де,.тепя 6 форми„,ется импульс, те пьности Т развертывающее напряжег не ато так

:рого подкпючен к выходу генератора ние S(%) начинает возрастать и поступает товых импупьсов и к входам первого и на второй вход нуль-органа 4, на первый

М вход которого подан входной сигнал. ВыНа чертеже изображена бпок-схема ходной сигнал с нуль-органа (погическая устройства дпя извлечения квадратного

1") поступает на один из входов эпеменкорня. та И 8, на второй вход поступает запопняюшая частота f с делителя 9. ИмУстройство содержит генератор 1 такЗ5 пульсы с выхода элемента И 8 подаюттовых импупьсов, первый счетчик 2, счет10. ся на суммируюший вход счетчика ный вход которого подключен к выходу

4 Суммирование импупьсов происходит до первого элемента И 3, нуль-орган, соетех рор, пока не. произойдет сравнение диненный первым входом с входом уствходного сигнала Х с развертывающим

P ойства, и генератор 5 развертываюшего

4О напряжением, Число импульсов зарегистринапряжения. Генератор 5 подключен вхорованных на счетчике 10, опредепяется дом к выходу первого депитепя 6 часто« форму пой ты, а выходом к второму входу нуль-органа 4, соединенного выходом с входом + т элемента НЕ 7 и с первым входом второ- М "- — Х 1О, го элемента И 8. Элемент И ф подкшо45 чен вторым входом к выходу старшего - амппи да азвертываюшего наразряда второго делителя 9 частоты„ а п яжения генератора 5.. аким об азом, на счетчике записано выходом к суммируюшему входу второго счетчика 10. Счетчик 10 соединен выхо- чиспо импупьсов, пропориионапьное входдом с первым входом эпемента И 3, уп- >О ному сигналу. Поспе срабатывания нуш равляюшим входом с выходом элемента органа 4, сигнал ( (погическая " 1") с эпеНЕ 7 и с вторым входом элемента И 3, мента НЕ 7 поступает на управпяюший а вычитаюшим входом с выходом элемен- вход счетчика 10, п р пе еводя его в запись та ИЛИ 11. Входы эпемента ИЛИ 11 под- по вычитаюшему входу. Одновременно с ключены к выходам ключей 12, соединен- этим сигнап с выхода эпемента НЕ 7 ных сигнальными входами с выходами раз- подается на второй вход эпемента И 3 рядов депитепя 9, а управпяюшими входа- на третий вход которого поступает сигми с выходами распредеиитепя 13 импупь- нап с депитепя я 15 а на ле вый подается р

5 9115 сигнал с выхода счетчика 10, погический 0" с которого появляется топько при равенстве импульсов, записанных по суммирующему и вычитаюшему входам счетчика 10. С выхода элемента И 3 частот. ный сигнал поступает на выходной счетчик 2 и на вход делителя 14, где формируется опорная частота 0, которая подается на распределитель 13 импульсов.

Импульс длительностью d t проходит íà l0 первый выход распределителя 13. Дпитепьность импульсов, появляющихся на выходах распределителя, связана с параметрами развертывающего напряжения и опорной частотой следующим соотношением: 15

М= — - — =1( т Х

S n Ой

Импульсом с первого выхода распределителя 13 открывается. первый ключ 12, 20 и импульсы с первого выхода старшего разряда делителя 9 частотой - о, где нижняя частота считывания, через

0 . элемент ИЛИ 11 поступают на вычитаюший вход счетчика 10. Число описанных импупьсов в счетчике 10 за первый промежуток времени d t составляет

TS ЬХ

t4 =ьа Е = — о

По истечении времени д импульс с первого выхода распредепитепя 13 исчезает, первый кшоч закрывается,появляется импульс на втором входе распреденитепя 13 той же длительности dt > котоРый открывает второй ключ 12, и на вычитающий вход счетчика 10 поступают импульсы со второго выхода делителя 9 частотой

К . Частота списывающих импульсов с выходов делителя 9 связана с номером i выхода спедуюшим соотношением

Я.х оэффици д

14, т.е. пропорционально кор ню квадратному от входного сигнала.

Если сравнение числа импульсов в счетчике 10 проис::одит в момент времени, не кратный М, тогда имеем

М =Г.М-= Xf =К вЂ” f — (U. <)xЬ 95 И

Я 0 Я On

x — 9 —.*, TS aX

S On где С1 - доля времени b% (eL 0 1) от начала (К+1)-го импульса.

В этом случае число импульсов, записанное в счетчике 2, равно

М р(кМ,Я 4 т.е. также пропорционально корню квадратному от входного . сигцаца с точностью до

Х1 =(K(") 1190 ьн*ЯМаксимальное время вычисления составляет

Всего же за два промежутка времени 50 число импульсов, списанных со счетчика равно Tgk n 4 йТ

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом будет иметь более высокую точность извлечения квадратного корня из аналогового сигнала благодаря тому, что единичный элемент входного сигнала (шаг квантования) в процессе преобразования запопня1 0

5 ДХ

9 и

Таким образом, эа-второй промежуток времени 4 число списанных импульсов со счетчика 10 составляет

Далее устройство работает анапогично до тех пор, пока не сравняется число импульсов, записанных в счетчике 10 по сумми55 6 руюшему и вычитающему входам. На выходе счетчика 10 появпяетсч сигнал (по гический 0 ), запрещающий прохождение импульсов на вход распределителя 13 и счетчика 2.

Если сравнение числа импульсов s счетчике 10 происходит в момент време» ни, кратный ь1, тогда справедливо следующее соотношение:

g, т «(+

8+=С М.= „. ТОФИГ 01

В где К - количество импульсов дпитепь костью ht, прошедших в распредепитепь, на момент сравнения.

Откуда К=фХту,а число имнупьсов, записанных в счетчике 2, равно

7 9115 ется импульсами высокой частоты. Поэтому методическая погрешность Я уже не определяется шагом квантования ЬХ, а будет меньше и равна

f в $- )y ° <00 / .

%at

При этом синхронизация работы устройства от обшего генератора тактовых импу льсов и применение дискретных элеме— н- 10 тов вычислительной техники позволяют извлекать корень практически беэ инструментальной погрешности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карпов P. Г. Аналого-цифровое уст ройство для получения информации о корне квадратном из напряжения. — Труды

РРТИ, Вып. 49, Рязань, 1974, с. 6267.

2. Авторское свидетельство СССР

N 428401, кл. 6 06 7/20, 06 Т 3/00, 1972 (прототип).

Формула изобретения

Устройство для извлечения квадратногс корня, содержашее генератор тактовых импульсов, счетчики, счетный вход перво- 26 го из которых подключен к выходу элемента И, и нуль-орган, соединенный первым входом с входом устройства, о тл и ч а ю ш е е с я тем, что, с цепью повышения точности извлечения квадрат ного корня из аналогового сигнала, в устройство введены второй элемент И, делители частоты, ключи, элементы ИЛИ и

НЕ, распределитель импульсов и генера; тор развертываюшего напряжения, подклю-30 ченный входом к выходу первого делителя частоты, а выходом к второму входу нульоргана, соединенного выходом с входом

55 8 элемента HE и с первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к выходу старшего разряда второго делителя частоты, а выходом к суммируюшему входу второго счетчика, соединенного выходом с первым входом первого элемента И, управляющим входом с выходом элемента HE и с вторым входом первого элемента И, а вычитаюшим входом с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам ключей, соединенных сигнальными входами с выходами разрядов второго делителя частоты, а управляюшими входами с выходами распределителя импульсов, подключенного входом через третий делитель частоты к выходу первого элемента И, соединенного третьим входом с выходом четвертого делителя частоты, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к входам первого и второго делителей частоты.

91 1555

Составитель. C KssHHoB

Редактор В. Петраш Техред Ж,КастелевИч Корректор М. Йем нк

Заказ 113 1/42 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

so делам изобретений и открытий

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

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