Число-импульсный квадратичный преобразователь

 

В. Г. Чулошников н Ю..А. Иванов ф

"-.Л ."-. изобретения {2 t ) Заявитель (54) ЧИСЛО - ИМПУЛЬСНЫЙ КВАДРАТИЧНЪ|Й

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике, предназначено для преобразования числа импульсов в-двоичный код квадрата числа импуль . сов, и может быть использовано в функциональных устройствах ввода информа5 цин»

Известен преобразователь, обеспечи- вающий получение на выходе двоичного . кода, пропорционального квадрату числа импульсов, поступивших на входы, со держащий два счетчика, группу элемен.тов И и цепочку последовательно соединенных элементов задержки. При этом входы цепочки элементов задержки и

35 первого счетчика обьединены. Выходы разрядов первого счетчика через элементы И подключены к соответствующим разрядам второго счетчика. Вторые вхсь»

;ды элементов И соединены с соответст щ вующими выходами цепочки элементов задержки 513 °

Недостатком известного устройства является сложность конструкции.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является- устрой ство, содержащее ключ, первый и второй двоичные счетчики, первый из кото рых соединен с выходом ключа, группу элементов задержки, группу элементов И.

При этом единичные выходы разрядов первого счетчика соединены с первыми входами элемента И, вторые входы которых связаны с входом, устройства через элементы задержки. Счетный вход второго двоичного счетчика соединен непосредственно со входом устройства.

Счетные входы триггеров второго счеэчика соединены с выходами элементов И Г21 ..

Недостатком известного устройства является повышенный обьем аппаратурных затрат.

Целью изобретения аъляется упроще-. ние преобразователя за счет сокрашения используемого оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в число-импульсный квадратичный

М0048

1$

20 преобразователь, содержащий два счетчика, ключ, группу элементов задержки, группу элементов И и элемент И, причем вход тактовых импульсов преобразователя соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с входом первого элемента задержки группы, выход i - ro, 1 = 1,2.... элемента задержки группы (где 1 - количество разрядов первого счетчика) соединен с входом (1 + 1)-ro элемента задержки группы и первым входом 1- ro элемента И группы, второй вход которого соединен с выходом i -ro разряда первого счетчика, выход i -го элемента И группы соединен со счетным входом i — ro разряда второго счетчика, содержит два последовательно соединенных триггера, причем выход ключа соединен со счетным входом первого разряда второго счетчика, выход аторого разряда которого соединен через элемент задержки со счетным входом первого счетчика, вход тактовых импульсов преобразователя соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И и выходом первого разряда результата преобразователя, выходы второго и третьего разрядов которых соединены соответственно с шиной нулевого потенциала преобразователя и выходом элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера и управляющим входом ключа, выходы преобразователя, начиная с четвертого, являются выходами второго счетчика.

На чертеже представлена блок — схема преобразователя.

Число - импульсный квадратичный преобразователь содержит ключ 1, триггер 2. ключа, элемент И 3 ключа, счетчики 4 и 5, группу 6 элементов задержки, группу 7 элементов И, элемент И 8 и элемент 9 задержки, триггеры 10 и 11.

Преобразователь работает следующим образом.

С помощью двух триггеров 10 и 11 и элемента И 8 производится соответствующее преобразование пар нечетного .и четного импульсов согласно таблице (нетрудно убедиться, что для любых чисел импульсов 2-й разряд выходного кода квадрата чисел будет всегда равен нулю) .

3S

Алгоритм вычисления квадрата имеет ,вид

P =А+ В+С, (1), где

О, если Р = 0 или «, ) (=о>;

1, если Р— нечетное число; (2)

4, есаН Р+2 ) Р+2Г

4- 4. Ч( (Здесь и далее операция ).(соответствует целои части числа).

В.= 8 Е(P 2), для Р33; .(3), 1Р-3Г

С- = 8 ) (1для F ) 7. (43.

4 е

Из описанного алгоритма преобразования с учетом (2)» (4) видно, что слагаемые в (1) А, В и С вычисляются одновременно.

Перед началом работы устанавливаются в исходное состояние (вход начальной установки не показан) триггер 2 ключа 1, триггеры 10 и 11 и счетчики 4 и 5.

Первый счетный импульс, поданный на вход преобразователя, переводит единичное состояние триггера 10. При, этом

"вход ключа 1 блокирован выходом триггера 2. В момент поступления второго счетного импульса триггер 10 возвращается в исходное состояние и срабатывает второй триггер 11. В результате на выходе элемента И 8 формируются потенциалы, обеспечивающие наличие логической единицы на его выходе. По перепаду потенциала на выходе второго триггера 1 1 срабатывает триггер 2 и разрешает прохождение счетных импульсов через ключ 1. Таким образом, т перь ключ 1 разрешает поступление всех счетных импульсов, поступающих одновременно на счетный вход первого разряда счетчика 5 и на вход последовательно включенных элементов 6 задержки.

Задержанный счетный импульс не проходит через элементы 7, так как их управляющие входы блокированы выходами разрядов счетчика 4, Нетрудно видеть, чот два триггера

10 и 11 работают, по существу, в режиме деления частоты, аналогично работают до момента прихода седьмого счетного импульса и два первых тригг ра младших разрядов счетчика 5, По шестому счетному импульсу формируется сигнал переноса на выходе второго триггера счетчика 5, который через элемент 9 задержки поступает на счетный вход триггера первого разряда счетчика 4 и устанавливает его в единичное состояние, тем самым разрешает поступление задержанного с по5 9990 мощью элемента 6 счетного импульса на вход 5.

Седьмой счетный импульс, поступаю- щий одновременно на вход первого триггера 10 и вход счетчика 5, пройдя эле-. мент задержки 6, через элемент И 7

/ ,поступает повторно на вход счетчика 5.

Так как до момента прихода седьмого импульса на вход счетчика 5 через ключ

1 поступило четыре импульса, то непосредственно в момент прихода седьмого импульса их будет пять, шестой поступит с выхода элемента 7, . Таким образом, пять счетных импульсов поступили со входа устройства через ключ 1, шестой - по цепи из элемента 6 задержки

1 и элемента 7., управляющий вход кото» рого открыт сигналом с выхода триггера первого разряда счетчика 4.

Нетрудно видеть, что как и седьмой, последующие три счетных импульса поступают на вход третьего триггера счетчика 5 дважды: непосредственно в момент:прихода каждого из них на вход преобразователя и с задержкой через упомянутую цепочку элемент задержки

6.1- элемент И 71.

В момент поступления десятого счетного импульса на вход преобразователи (восьмого - на входе счетчика 5) на

,выходе второго триггера счетчика 5 .повторно формируется сигнал переноса (как и первый раз по шестому) четверу на ахоае счетчика 5 (c eTHoMó. 35 импульсу), который через элемент 9 .задержки поступает на вход триггера первого .разряда счетчика 4. Таким образом, в счетчике 4 записывается код числа два, т.е., теперь в единичном состоянии находится триггер второго разряда счетчика 4 и разрешает поступле ние задержанного с помощью элементов

6. и 6 счетного импульса на вход второго триггера счетчика 5. Следовательно, к числу импульсов, поступивших на вход счетчика 5 с запаздыванием, определяемым группой элементов задержки, добавляется число, записанное в счетчике 4. При этом в счетчике 4 код числа

4й увеличивается на единицу-на каждый квартет счетных импульсов, начиная с шестого, из числа поступивших на вход преобразователя. Код счетчика 4 определяет количество добавляемых задержанных импульсов в соответствующие разряды счетчика 5. Число импульсов, поступивших на вход счетчика 4 за время поступления на вход преобразователя числа Х счетных импульсов, в общем виде можно записать

Ч = п х р}

При этом разрядность двоичного счетчика можно записать в виде у -2. (ч)

Нетрудно видеть, что в известном устройстве, обеспечивающем возведение в квадрат максимального числа X =

2 "- 1 счетных импульсов, разрядность выходного счетчика равна 2q. Разряд-. ность другого двоичного счетчика, обеспечивающего подсчет числа Х ох, исключая первый счетный импульс, равна с .

Предлагаемое устройство требует меньшего количества -оборудования, чем известное устройство, причем, чем меньше количество разрядов, тем больше выигрыш. Сравнения характеристик этих устройств по количеству оборудования дают следующий выигрыш

20с + 3

0 = го -1З где с - разрядность представления аргумента, полагая, что счетный триггер по оборудованию эквивалентен 6 приведенным элементам; И1

RS -триггер эквивалентен 2 приведенным элементам, а элемент задержки эквивалент 1 приведенному элементу И.

99904 8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Число импульсов на входе преобразователя

1 О 1 О 1 0 1 О 1 О

Первый разряд

Двоичный код на выходе преобразова» тели

Второй разряд

О О 0 О О О О О О О

Третий разряд

О 1 0 О О 1 0 О О 1 формула изобретения !

Число-импульсный квадратичный пре- ° образователь, содержащий два счетчика, ключ, груяпу элементов задержки, группу элемаш"тов И и элемент И, причем вход тактовых импульсов преобразователя соединен с информационным входом ключа, выход которого соединен с входом первого элемента задержки группы, выход (j- ro, 1 = 1,2.... элемента задержки группы (где j — количество разрядов первого счетчика) соединен с входом (1 + 1) -го элемента задержки группы и первым входом i-го элемента И группы, второй вход которого соединен с выходом 3- го разряда первого счетчи- Ю ка, выход: - го элемента И группы соединен со счетным входом i-го разряда второго, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит два последовательно соединенных триггера, причем выход ключа соединен со счетным входом первого .разряда второго счетчика, выход второго разряда которого соединен через элемент задержки со счетным входом первого счетчика, вход тактовых импульсов преобразователя соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И и выходом первого разряда результата преобразователя, выходы второго и третьего разрядов ко торого соединены соответственно с шиной нулевого потенциала преобразователя и выходом элемента И, второй вход которо.го соединен с выходом второго триггера и управляющим входом ключа, выходы преобразователя, начиная с четвертого,. являются выходами второго счетчика, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мельников А. А. и др. Обработка частотных и временных импульсных сигналов, М., "Энергия, 1976, с. 112-118.

2. Авторское свидетельство СССР

% 315295, кл. Н 03 К 23/02, 1970 (прототип) .

999048

Ньиод

Составитель А. Зорин

Редактор Т. Киселева Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор E. Рошко

Заказ 1157/72 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г; Ужгород, ул. Проектная,