Устройство для вычисления показательной функции

 

ОП И САН И Е изовгюткния ""

Сеюз Севетскии

Сецналистичаскик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДДТИ,ПЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 270291 (21) 3286925/18-24 (311 М.Кй З с присоединением заявки Н9

G Об Р 7/556

Государственный комитет

СССР по делим изобретений и- открытий (23) Приоритет (ЗЗ УДК 681.325 (ОВ8. а) Опубликовано 151282. бюллетень Йо46

Дата опубликования описания. 151 282

В.M. Лискин, В.Э. Голубицкий, В.И. Дмитриев:.;,. ю„„.„..„ и В.С. Алешин. ЛЯ . ..

f )

Д

5 (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) CTPORCTBO ДЛЯ ВЬИИСЛЕНИЯ ПОКАЭЖУЕЛЬНОВ

ФУНКЦИИ

3 2

Изобретение относится К автоматй-. ке и вычислительной технике н может -: быть использовано в устройствах для формирования показательных функций, а также для .воспроизведения аргумента широкого класса функций, в-т.ч. н немонотонных, имеющих неодинаковые значения ординат в экстремальных точках.

Известно устройство для воспроизведения показательной функции, содержащее нелинейный элемент, вычитающий блок, блок сравнения, ключи, ревер.сивный счетчик, дешифратор, цнфро-ана-. 5 логовый преобразователь И управляемый усилитель, соединенный сигнальньм входом с выходом нелинейного элемента и входом блока сравнения; à управляющими входами — с выходами дешифратора и входами цифро-аналогового преобразователя, выход которого подключен к входу вычитающего блока, соединенного выходом со входом нелинейного элемента, причем выходы блока сравнения через ключи, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, подключены к входам суммирования и вычитания реверсивного счетчика, соединен, ного выходами с входами дешнфратора (1).I

Недостаточная точность указанных устройств обусловлена равномерньва характером разбиения воспроизводимой функции на подинтервалы аппроксима-. ции.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее прием- . ный регистр, блок регистров кодов опорных точек, блок регистров разностей кодов соседних опорных точек;, блок регистров кодов наклонов аппроксюеированных участков, регистр амплитуды, блок формирователей сигналов диапазонов преобразуемого кода, сумматор, первый и второй блоки ключей, первый и второй блоки диодных переключателей, блоки генераторов тока, блоки преобразователей тока в напряжение и цифро-аналоговый преобразователь (2) .

Однако, известное устройство, используемое для воспроизведения по число-юапульсному коду аргумента широкого класса-функций, характеризуют-. ся сложностью конструкции и сложностью в настройке, что в значительной мере снижает их функциональные и технические возможности в различных устрой ствах автоматики и вычнслнтельной— техники..981997

Целью изобретения является повышение точности вычисления.

Поставленная цель достигается тем, что н устройство, содержащее сумматор, генератор импульсов, дешифратор, цифро-аналоговый преобразователь, фор.5 миронатель импульсов и элемент задержки, вход которого через формирователь импульсов соединен с первым выходом дешифратора, дополнительно введены дна регистра, выход первого 30 регистра соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра и входами цифра-аналогового преобразователя и дешифратора, второй выход которого соединен с информационным входом первого регистра, установочный вход которого соединен со входом сброса устройства и установочным входом второго регистра, информационный Э вход которого соединен с выходом сумматора, ныходы генератора импульсов н элемента задержки соединены с синхровходами соответственно второго и первого регистров. 25

На чертеже представлена- блок-схема устройства.

Устройство для вычисления показательной функции содержит генератор 1 импульсов, регистры 2 и 3, содержа- 30 щие D-триггеры 4, дешифратор 5, формирователь б импульсов, элемент 7 задержки, сумматор 8, преобразователь

9 цифро-аналоговый, вход 10 сброса устройства. 35

В зависимости от требуемой точности воспроизведения показательной функции график ее разбивается на необходимое число участков аппроксимации, длительности каждого из которйх могут . 40 отличаться друг от друга. «1алва для каждого участка аппроксимации находится требуемый шаг (g) квантования по уровню, определяемый числом 1 азрядов в выходном коде устройства. Мини. 45 мальный шаг квантования определяется потенциальной разрешающей способностью (достижимой. точностью) устройстна и равен весу одной единицы младшего разряда (m) цифро-аналогового преобра зователя 9.

Рассмотрим пример, где график показательной функции разбит на четыре аппроксимированных участка, каждый иэ которых имеет начало в соответствующих точках показательной функции с абсциссами (N), равными О, 7, 10 и

12 (где N — число импульсов генератора 1, поступивших во времени на вход второго регистра 3), с шагом квантования, соответственно равным

m, 2m, 3m и 6m. Формирование управляющих сигналов для смены шага квантования соответствующих участков аппроксимации показательной функции в зависимости от выходного кода регист- 65 ра 3 производится в устройстве с помощью дешифратора 5.

В исходном состоянии эа счет присутствия на входе .10 уровня.логической единицы все D-триггеры 4 первого и второго регистров 2 и 3, за исключением Р-триггера 4 младшего разряда второго регистра 3, находятся в нулевом состоянии, а на выходе цифро-аналогового преобразователя 9 присутству„ет уровень напряжения (m) соответствующий единице младшего разряда второго регистра 3, находящегося в единичном.состоянии.

Так как на выходе первого D-триггера 4 (младший разряд) регистра 3 и на входе переноса сумматора 8 в исходном состоянии присутствук т уровни логической единицы, то в исходном состоянии на первом S, третьем S u последукМих ныходах сумматора 8 присутствуют уровни логического нуля, на втором его выходе S2 записан уровень логической единицы.

Частота импульсов генератора 1

° определяется разрядностью второго регистра 3, а следовательно, и разрядностью цифро-аналогового преобразователя 9, и требуемым временем для вычисления показательной функции.Скнажность (Q) генератора 1 для обеспечения надежной работы устройства рекомендуется выбирать из условия g > 2.

В качестне цифро-аналогового преобразователя 9 н устройстве может быть использован, например, параллельный цифро-аналоговый преобразователь с весовыми регистрами.

Устройство работает следующим образом.

С входа 10 снимается запрещающий уровень логической единицы и устанавливается уровень логического нуля, которым разрешается поступление импульсов с генератора 1 на входы синхронизации D-триггеров 4 второго регистра 3. При поступлении первого им пульса состояние разрядных выходов сумматора 8 переписывается во второй регистр 3, в котором второй D-триггер

4 перебрасывается в единичное состояние, а все остальные в нулевое состояние. При поступлении последующих шести импульсов с генератора 1 второй регистр 3 и сумматор 8 работают совместно, как накапливакаций дноичный счетчик, а на выходе устройства формируется ступенчатое напряжение с marом квантования, равным уровню единицы младшего разряда (m) цифроаналогового преобразователя 9.

После поступления шестого испульса на входы регистра 3 и изменения его состояния дешифратор 5 и соответствии с выходник двоичным кодом регистра 3 формирует на своих выходах двоичный код, -численное значение которого определяется выражением n — 1, 981997

Формула изобретения где и может принимать значение 1, 2, 3 ... и определяет собой коэффициент изменения шага квантования на после- дукицих участках аппроксимации воспроизводимой показательной- функции. В рассматриваемом примере для второго участка аппроксимации и 2, а Формируемый двоичный код на втором выходе дешифратора 5 для этого участка численно равен

На первом-выходе дешифратора 5 при 1О этом также формируется управлякщий сигнал в виде логического перепада напряжения с низкого на высокий, по моторому формирователь б формирует короткий импульс положительной поляр- 15 ности. Импульс управления с выхода формирователя 6 задерживается на время t5 в элементе 7 и поступает далее на входы синхронизации первого параллельного регистра 2. При поступлении 2() указанного импульса производится запись двоичного кода дешифратора 5 в регистр 2. Время задержки t элемента 7 выбирается нз условия (T-C ) > t ) „где T и 2„- соответ- 25 ственно период и длительность импульсов генератора 1. Время задержки t необходимо для обеспечения синхронной работы всего устройства в целом.

После записи двоичного кода дешиф- ЗО ратора 5 в регистр 2 в сумматоре 8 производится суммирование этого кода с записанньм в регистре 3, что приво- . дит к изменению двоичного кода на выходе самого сумматора 8. При поступ 35 ленин седьмого импульса с выхода гене ратора 1 на входы синхронизации второго регистра 3 производится запись двоичного кода сумматора 8 в регистр

3, но уже с другим шагом квантования, численно равниж 2m, что соответствует поступлению на вход регистра 3 не семи, а восьми импульсов.

% .С поступлением каждого последующе-.45 .го импульса (восьмого и девятого) состояние регистра 3 будет изменяться не на единицу, а на две единицы сразу.

После поступления девятого импуль- 50 са на дополнительном выходе дешифратора 5 вновь появляется высокий уровень напряжения, а на его выходах формируется двоичный код, численно равный 2, так как в рассматриваемом примере для третьего участка аппроксимации n = 3. Аналогично описанному выше производится запись этого кода в регистр 2, суммирование его в сумматоре 8 с кодом второго регистра 3.

При поступлении десятого импульса на входы синхронизации регистра 3 вновь производится запись двоичного, кода сумматора 8 в регистр 3 и изменение шага квантования, который становится равньм 3m, что соответствует измене- 65 йию состояния регистра 3 на три единицы сразу.

Аналогично описанному выше и .устройстве может производится изменение шага квантования .воспроизводимой функции, причем как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения в любое число раэ.

Так, например, в рассматриваемом случае с поступлением двенадцатого импульса шаг квантования устройства становится равньм 6m. На выходе устройства при этом в соответствии с выбранньм законом аппроксимации производится формирование показательной функции с методической погрешностью ,дК, вызванной квантованием аналого-! вой величины A (зна4ение показательной функции) по уровню К = A-.N n.m, где 0 n m— уровень квантования, ближайший к преобразуемой величине; зависящий от шага квантования аналоговой величины

m а следовательно и числа разрядов выходного кода. С увеличением разрядов К уменьшается и находится в диапазоне К*- (1+ 0,5) ° m

Выполнение регистров 2 и 3 íà Dтриггерах 4 позволяет в значительной мере упростить схемотехническое выполнение устройства и реализацию выбранного метода аппроксимации воспроизводимых функций с переменння шагом квантования.

Выполнение устройства согласно изобретению позволяет производить

Формирование и воспроизведение как показательных функций, так и широкого класса других Функций, что расширяет технические возможности, устройство просто по конструкции, не требу- ет проведения каких-либо. настроечных и регулировочных работ и обеспечиват воспроизведение формируемых функ-ций с точностью до 1,5 единиц млад шего разряда выходного кода.

Устройство для вычисления показательной функции, содержащее сумматор, генератор импульсов, дешифратор, циф-. роаналоговый Преобразователь, формирователь импульсов и элемент задержки, вход которого через Формирователь импульсов соединен с первык выходом дешифратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,. с целью повышения точности вычисленйя, в него введены два регистра, выход первого регистра соединен с первьм входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго регистра и входами цифро-аналогового преобразователя и дешифратора, второй выход которого соединен

981997

Составитель А. Зорин

Техред A.Ач Корректор Н. Король

Редактор М. Товтин

Закаэ 9712/68 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ РосУдарственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с информационныч входом первого регистра, установочный вход которого соединен с входом сброса устройства и установочнич входом второго регистра, информационный вход которого соедйнен с выходом сумматора, выходы генератора импульсов и элемента задержки соединены с синхровходами соответственно второго и первого регистров.

Ис точ них и информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

9 542202,. кл. G 06 F 7/556, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 714427, кл. G 06 F 15/31, .1976(прототип).