Число-импульсный функциональный преобразователь

 

и P A.Æóðàâñêèé изобретения

C т.Ч f

Львовский ордена Ленина политехнический институт l

У им.Ленинского комсомола (71 ) 3 а я амтел ь (54) ЧИСЛО-ИМПУЛЬСНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОРА1 ЛЬ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при аппаратном вычислении элементарных функций;

Известно устройство для вычисления гиперболического тангенса, содержащее ряд сумматоров, регистров, элементов сравнения, блок управления, блок определения цифры псевдочастотного и другие вспомогательные элемен- о ты Г11

Недостатками известного устройства являются черезмерная сложность и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким K изобретению по технической суцности является число-импульсный функциональный преобразователь, содержаций первый счетчик, регистр, две группы элемен- го тов И и два элемента ИЛИ, причем выходы регистра соединены с соответствующими потенциальными входами

Элементов И первой группы, импульсные входы которых соединены с выходами первого счетчика, вход которого соединен с выходом первого элемента

ИЛИ> входы которого соединены с выходами элементов И второй группы, импульсные входы которых соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика, выходы элементов

И первой группы соединены с входами второго элемента ИЛИ (2 1.

Недостатком известного преобразователя является ограниченный класс решаемых задач.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет дополнительной возможности одновременного вычисления прямых и обратных тригонометрических и гиперболических функций.

Поставленная цель достигается тем, что в число-импульсной функциональный преобразователь, содержаций реверсивный счетчик, два счетчика, регистр, две группы элементов И и

983708

3(6 2 й

3 два элемента ИЛИ, причем выходы регистра соединены с соответствующими потенциальными входами элементов И первой группы, импульсные входы которых соединены с выходами первого счетчика, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы

1 которого соединены с выходами элементов И второй группы, импульсные входы которыя соединены с соответствующими 30 выходами реверсивного счетчика,выходы элементов И первой группы соединены с входами второго элемента ИЛИ, дополнительно введены схема сравнения, два триггера, третий и четвертый 45 элементы ИЛИ, генератор импульсов; ключ, третья группа элементов И и импульсный сумматор-вычитачель, причем выходы первого счетчика соединены с соответствующими потенциальными входами элементов И третьей группы, выходы и импульсные входы которых соединены соответственно с входами третьего элемента ИЛИ и выходами регистра, выходы которого соединены с потенциальными входами элементов И второй группы, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом импульсного сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом реверсивного счетчика, выходы которого соединены с первой. группой входов схемы сравнения, вторая группа входов и выход которой соединены соответственно с выходами второго счетчика и первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика, вход которого подключен к выходу второго элемента И, первому входу ключа и первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход и выход которого соединены соответ-, ственно с выходом первого элемента

И и вторым входом ключа, третий вход которого соединен с вторым входом импульсного сумматора-вычитателя и первым и BTopblM выходами ключа, третий выход которого соединен с вхо дом регистра, четвертый вход ключа соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, вторые входы триггеров соединены с управляющим входом преобразователя.

В преобразователе регистр выпол. нен в виде счетчика-регистра, реЪерсивный счетчик — в виде реверсивного счетчика-регистра, а первык счетчик - в виде реверсивного.

На чертеже изображена блок-схема преобразователя.

Преобразователь содержит счетчик

l,реверсивный счетчик 2 (реверсивный счетчик-регистр),регистр 3 (счетчикрегистр),счетчик Ь (реверсивный счетчик),схему 5 сравнения, группы 6 и 7 элементов И импульсный сумматор-вычитатель 8, триггеры 9 и.10, элементы И 11 и 12, элемент ИЛИ 13, -енератор 14 импульсов, элементы

ИЛИ 15 и 16, группу 17 элементов И, элемент ИЛИ 18, ключ 19.

При нижнем положении ключа устройство может работать в режиме вычисления функций arthx u arctqx либо в режиме вычисления функций tqx u

thx, при этом счетчики 2 и 3 работают в режиме регистров, счетчик ч — как суммирующий.

Рассмотрим работу устройства при вычислении функций arctqx u arthx.

В этом случае в счетчик 1 заносится число М„ в дополнительном коде.

Пиред началом работы триггеры 9 и !0 находятся в выключенном состоянии, т.е. элементы И 11 и 12 закрыты, импульсный сумматор-вычитатель 8 ра" ботает в режиме вычитания.

С поступлением сигнала запуска на второй установочный вход в единицу триггера 10 импульсы частоты

Го с выхода открытого элемента И

ll поступают одновременно на вход счетика 1 и на вход элемента ИЛИ

13. Эти импульсы поступают на вход регистра 3 и на один из входов блока

8, с выхода которого проходят на вход регистра 2. Регистр 2 и группа 6 с элементом ИЛИ 15 представляют собой первый двоичный умножитель, управляемый кодом регистра 3. На выходе элемента ИЛИ 15 появляются импульсы со средней частотой следования, равной где f — частота следования импуль2 сов на входе регистра 2; >(t) = то t - код,записанный в регистре 3;

98

2m й, = 2,где е - число разрядпв счетчиков l и 4 и регистров 2 и 3

Импульсы на выходах импульсно-потенциальных элементов И возникают лишь тогда, когда на потен«1иальном входе определенного элемента И присутствует сигнал логической "l", а на импульсном входе этого элемента

И присутствует перепад напряжения из "0" в "1". Импульсы частоты f поступают на вход счетчика 4, кото-: рый вместе с группой 7 элементов

И и элементом ИЛИ 16 представляют собой второй двоичный умножитель, управляемый кодом и (й). Средняя частота следования импульсов на выходе этого умножитепя равна и,()

У1=f6 М (2)

1Tl или с учетом (1) {у,<) f =Š— ( ) Для вы ходнои- частоты Гр блока

8 справедливо тг — 0 + Г.у, где знаки "+" и "-" определяют работу блока 8 в режиме сложения и вычитания соответственно.

Учитывая (3), уравнение (4) можно записать 2 (5) г „12 У t)% тп о

35 или

t4 йг(а)= Ищ-сц-ай " . .(10)

l"m

Перед вычислением функций tqx u

thx в счетчик 1 записывается прямой код числа й», триггеры 10 и 9 находятся в выключенных состояниях. С поступлением импульса запуска на второй установочный вход в единицу триггера 9 открывается элемент И 12 и начинается преобразование.. Оно длится до тех пор, пока код в регистре 2 не становится равным коду й». 8 момент равенства кодов й» и йг схема 5 сравнения выдает импульс, который закрывает элемент И 12 и тем самым прекращает преобразование.

Используя уравнения (7) и (8) получим и

Nõ=N, act% М (м) 35 й.

N»= H «мт.t5 H (1г) 40

3708 6 длится до тех пор, пока счетчик 1 не переполняется и сигнал с выхода его переполнения устанавливает триггер

10 в нулевое состояние и тем самым закрывает элемент И 11. четчик l переполняется в тот момент, когда на .его вход поступает и „. = и импульсов.

Таким образом, в регистре 2 по окончании момента преобразования записаны следующие результаты:

Х

Й (Ф }= и archy (9) тя

Код йг(t) в регистре 2 изменяется в соответствии с уравнением

„4г

М (t)= Я ) (ь) н +g <) решением которого является О" Ъ m я {t)= я «хесе — =Й„,агМ« 1 (1)

nl (я П1

fn (при работе блока 8 в режиме вычи, тания ) и

Na28, 1 (щ«Хгт. и „= Й a th д — (8) 55 (при работе блока 8 в режиме сло-жения }. Очевидно, что преобразование или х

Й. = Мт„ t (l ) й„ ч =м ь — ° (и)

Таким образом, в регистре 3 хранится результат преобразования.

При вычислении Функций arcstïõ, arccoax archx è KVa +x xnau 19 находится в верхнем положении, счетчики, 2 и 4 работают как реверсивные, а счетчик 3 - как суммирующий,триггер 10 установлен в единицу.

983708 8 где N0 — число, записанное в счетчике 4 перед началом преобразования.

Решением уравнения (22) будет

5 . й4() = И „, - (fÎ } . (2 ) 7

К моменту t в счетчике 3 накапливается число N2 t)

Счетчик 3 и группа 17 элементов И с элементом ИЛИ 18 образуют двоичный умножитель, управляемый кодом N (t), записанным в счетчике 4. Средняя час тота следования импульсов на выходе этого умножителя определяется по формуле

4 (qg) ° (24) 8= о где йп1 - емкость счетчиков 2-4.

На выходе элемента ИЛИ 15 формируется частота

83() (16) сК! (25) где f2 частота следования импульсов на входе счетчика 2. Частота fy поступает на вход счетчика 4. На выходе элемента ИЛИ 1á образуется код

И 8) 16 15 N или с учетом выражения {16); (fp <) 6 2 6 а

8 (t)= о

Частоты f g и fq6 поступают на входы блока 8. Для выходной частоты этого блока справедливо следующее Bblðà †. жение (26) 8 48 16

N (6)Й Н вЂ”. (К, }2

Тогда для выражения {16) справедли ао

N(t)f 6

15 о я„ +я, }

° (21) где знаки "+" и "-" определяются режимом работы блока 8 (суммирование или вычитание соответственно ).

Используя выражения (15 ) и (18 ), соотношение (19 ) можно переписать

Число в счетчике 4 изменяется в соответствии с выражением

4 о

М (t)= М < f .сН, (22

С учетом (23), уравнение (20) перепишется так:

Тогда код N2 {t) определяется из вы ражения и

И,()= й„ т (оЦ

З0 где NH — код, записанный в счетчике 2 перед началом преобразования.

Рассмотрим следующие режимы работы устройства.

1. Блок 8 работает в режиме сложения

Если счетчик 2 работает в режиме суммирования, Мн = О, то код М2{ )

3О изменяется в соответствии с уравнением f о

m o решением которого является

Е о

М (t ) = й„с гсЫп — (2 I) о и

Поскольку 1 8х fo t { где N Вх входное число импульсов), то выра10 жение можно записать в виде

ЬХ

М (С)= 1Ч агСМП вЂ” (28)

2 о й, При работе счетчика 2 в режиме

45 вычитания и при йн — — 1„„а 1о—П)

Ji закон изменения кода N { t) следующий

") ()2()= > are cos > (29)

ТТВ

2. Блок 8 работает в режиме вычитания.

Когда счетчик 1 работает в режиме суммирования, й„= О, то

МОХ

55 М (+)=и,агьь 6Х (ЪО)

О

Tll

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно вычис9 98370 лять функции àrcs пх, àrccosx,àrcshx, К Яагха,arctqx агсхах и tqx, ай< °

Формула изобретения

Число-импульсный функциональный преобразователь, содержащий реверсивный счетчик, два счетчика, регистр, две группы элементов И и два 10 .элемента ИЛИ, причем выходы регистра соединены с соответствующими потенциальными входами элементов И первой группы, импульсные входы которых соединены с выходами первого счетчика, iS вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И второй группы, импульсные входы которых соединены с соответствующими вы.ходами реверсивного счетчика, выхо1 ды элементов И первой группы соеди нены с входами второго элемента ИЛИ, о т л и ч а Ю шийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет дополнительной возможности вычисления прямых и обратных тригонометрических и гиперболических функций, в него введены схема сравнения, два триггера, третий и четвертый элементы ИЛИ, генератор импульсов, ключ, третья группа элементов

И и импульсный сумматор-вычитатель, причем выходы первого счетчика соединены с соответствующими потенциальны35 ми входами элементов И третьей группы, выходы и импульсные входы которых соединены соответственно с входами третьего элемента ИЛИ и выходами регистра выходы которого соединеа

40 ны с потенциальнью:и входами элементов

И второй группы, выход второго эле8 10 мента ИЛИ соединен с первым входом импульсного сумматора-вычитателя, выход которого соединен с входом реверсивного счетчика, выходы которого соединены с первой группой входов схемы сравнения, вторая груп na входов и выход которой соединены соответственно с выходами второго счетчика и:первым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и .первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, первый вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика, вход которого подключен к выходу второго элемента И, первому входу ключа и первому 6ходу четвертого элемента

ИЛИ, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого элемента И и вторым вхо-. дом ключа, третий вход которого соединен с вторым входом импульсного сумматора-вычитателя и первым и вторым выходами ключа, третий выход которого соединен с входом регистра, четвертый вход ключа соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, вторые входы триггеров соединены с управляющим входом:преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1 526890, кл. 0 06 F 7/548, 1975 °

2. Смолов В.Б. Функциональные преобразователи информации, Л;, Энергоиздат, 1981, с.175, рис.5-2 (прототип).

983?08

Составитель А.Зорин

Редактор A.Шишкина Техред Е.Харитончик Корректор Е.Рошко

Заказ 10649 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,