Функциональный преобразователь

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий генератор импульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, первую и вторую группы эле .ментов И, элемент ИЛИ и элемент И, первый йход которого соединен с выходом генератора импульсов, раэрядные выходы второго и третьего реверсивных счетчиков подключены соответственно К первым входам элементов И первой и второй групп, отличанГщийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления функций In х и 2 и повышения точности, в него введены первый и второй сумматоры и умножитель, выход которого соединен с информади онным входом третьего реверсивного счетчика, выход элемента И подключен к вторым входам элементов И первой и второй групп, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго сумматоров, выход второго сумматора подключен к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с первым входом преобi разователя, выход первого сумматора подключен к информационным входам первого и второго реверсивных счетчиков , второй вход преобразователя соединен с установочным входом перво го реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента И.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 G 06 F 7 556

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ф(Р!,QfAQ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ : "" ", "

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3509518/18-24 (22) 05.11.82 (46) 30.01.84. Бкл. Р 4 (72) Т.Г.Галамай (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им.Ленинского комсомола (53) 681. 325 (088. 8) (56) 1. Данчеев В. П. Цифро-частотные вычислительные устройства. М., "Энергия", 1976, с. 49.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 553623, кл. G 06 F 15/31, 1975 (прототип). (54)(57) ФунЩиОИАльный НРБОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержаций генератор импульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, первую и вторую группы эле.ментов И, элемент ИЛИ и элемент И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, разрядные выходы второго и третьего реверсивных счетчиков подключены соответственно к первыМ входам элементов И первой и

„„SU„„ I 070546 A второй групп, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, r целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления функций 1п х и 2- и повышения точности, в него введены первый и второй сумматоры и умножитель, выход которого соединен с информаци-онным входом третьего реверсивного счетчика, выход элемента И подключен к вторым входам элементов И первой и второй групп, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго сумматоров, выход второго сумматора подключен к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с первым входом преобразователя, выход первого сумматора

С2 подключен к информационным входам первого и второго реверсивных счетчиков, второй вход преобразователя соединен с установочным входом перво го реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены к входам Я элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента И.

Мйй 1070546

65

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам.обработки число-.импульсной информации в темпе,ее поступления.

Известно. устройство для воспроизведения степенной .зависимости у=хп 5 с цифровым регулируемым показателем

m, содержащее шесть счетчиков, дели.- тель частоты, две группы .элементов И с элементом ИЛИ на выходе и схему сравнения, Недостатком данного уст- р ройства является то, что оно не может вычислять Функции вида lп х и

1-" f1)

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является функциональный преобразователь частоты следования импульсов, содержащий реверсивный и суммирующий счетчики, первую и вторую группы элементов И, два делителя частоты, генератор опор ной частоты, два элемента И,. триггер, элемент задержки, элемент ИЛИ и блок управления 2).

Анализ работы известного устройства показывает, что один импульс входной последовательности, поступивший на вход суммирующего счетчика, может привести к появлению 2" импульсов на выходе элемента ИЛИ. Таким образом, частота входных импульсов не может быть больше f ° 2 (f - максимальная рабочая частота элементной базы).

Это приводит.в ряде случаев к существенному (в 2 +<2 ) снижению быстродействия устройства. 35

Этот фактор существенно снижает функциональные воэможности прототипа. Недостаточная точность прототипа, вызванная погрешностью двоичных умножителей (в составе счетчика-де- 4р лителя, управляющего счетчика и группы схем совпадения со .схемой сборки на выходе). Известное уст.ройство содержит два таких умножите» ля. При постоянном управляющем коде .погрешность 4 двоичного умножителя связана с числом разрядов и выражением д = - 8- (1)

Зп+7 единиц младшего разряда.

При переменном управляющем коде. погрешность работы двоичного умножителя существенно возрастает. Недостатком данного устройства является также то, что оно не может вы-, 55 числять функцию вида lп х и 1 "

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вы.числения функций lп х и 1 " и повышение точности. 6Р

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов, первый, второй и третий реверсивные счетчики, первую и вторую. группы элементов И, элемент ИЛИ и элемент И, первый вход. которого соединен с выходом генератора импульсов, разрядные выходы второго и третьего реверсивных счетчиков подключены соответственно к первым входам элементов И первой и второй групп, введены первый и второй сумматоры и умножитель, выход которого соединен с информационным входом третьего реверсивного счетчика, выход элемента И подключен к вторым входам элементов И первой и второй групп, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго сумматоров, выход второго сумматора подключен к первому входу умножителя, второй вход которого соединен с первым входом преобразователя, выход первого сумматора подключен к информационным входам первого и второго реверсивных счетчиков, второй вход преобразователя соединен с установочным входом первого реверсивного счетчика, разрядные выходы которого подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента И.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя.

Преобразователь состоит из генератора 1 импульсов, элемента И 2,элемента ИЛИ 3, реверсивного счетчика 4, первой и второй групп элементов И 5 и 6, реверсивных счетчиков 7 и 8, сумматоров 9 и 10. и умножителя 11.

Преобразователь работает следующим образом.

При поступлении на вход сложения реверсивного счетчика 4 первого импульса входной последовательности х в счетчике запишется число 1 и сигнал с выхода элемента ИЛИ 3 разрешит прохождение импульсов с выхода генератора 1 через элемент И 2 на входы первой и второй групп элементов И 5 и 6.

Группа элементов И 5, реверсивный счетчик 7 и сумматор 9 образуют перемножитель, реализующий операцию

dr ° 1

dz

У (2) где r †-. . количество импульсов, поступивших с выхода элемента И 2 на входы группы элементов И 5;

1 — число, записанное в реверсивном счетчике 7; а - коэффициент пересчета реверсивных счетчиков 7 и 8.

Импульсы через элемент И 2 будут поступать на входы групп 5 и 6 элементов И до тех пор, пока число импульсов, пос-;.упивших на вход вычитания реверсивного счетчика 4, не станет равным числу импульсов х, поступивших на вход сложения реверсивного счетчика 4.

Перед началом работы в реверсивном счетчике 7 записывается число k.

1070546 счетчик 8 также может работать в режиме сложения или вычитания.

Число у в счетчике 8 определяется из выражения

y=m t р .dz< . (14)

JA

Решая это уравнение аналогично уравнению (4), получим

+ dr у — а

1п у =+ г), (15)

1P

y=m 1

С учетом (12)

+ — x+k

y=ml > (+ аl„- -) (17)

Следовательно, xik 4> у=в (---) (18) где m u k - масштабные коэффициенты, р — показатель степени.

Сравним предлагаемое устройство и прототип по функциональным возможнос- . тям и точности. Частота входных импульсов в предлагаемом устройстве может быть равна максимальной рабоЧей частоте элементной базы, и необходимо принимать дополнительные меры по ее снижению, которые в прототипе кро-, ме увеличения аппаратурных затрат приводят к существенному увеличению времени преобразования.

Наличие масштабирующих коэффициентов m и k, (формула 18) существенно увеличивает по сравнению с прототипом функциональные воэможности предлагаемого устройства при использовании его для линеаризации различных таблично заданных функций.

Путем коммутации только некоторых связей между блоками предлагаемого устройства можно вычислять функции вида lпх и 1+-", причем результат вычисления во всех случаях будет фикси, роваться одним и тем же счетчиком. Это упрощает индикацию результата вычисления.

Точность в предлагаемом устройстве повышена по сравнению с прототипом за счет. использования для реализации выражений (2) и (13) перемножителей на сумматорах. Погрешность такого перемножителя не превышает при постоянном управляющем коде 0,5 единицы

55 младшего разряда; в то время как погрешность используемых в прототипе двоичных умножителей связана с чкслом разрядов выражением

Зп+7

h=

Реверсивный счетчик 7 может работать в режиме сложения или вычитания.

Число, записанное в реверсивном счетчике 7 при поступлении на вход группы 5 элементов И r импульсов, можно определить из уравнения 5

1=k + Йг . (3) к

Знак "+" соответствует работе реверсивного счетчика 7 в режиме сложения, 10 знак "-" — в режиме вычитания.

С учетом (2)

l=k

dr. 1 (4) а

К 15

Продифференцировав последнее выраже-. ние и разделив переменные, получим

dl dr

=+ (5).

1 а

Проинтегрируем выражение (5) и представиМ пределы изменения переменных

1пс = + r/а или

1=1се (7) 25

30 импульсов.

При работе реверсивного счетчика .7 в режиме вычитания на..его вход поступит

k-1=-(1-k)=- (-k+kl ) (9) З5 импульсов.

Следовательно, число импульсов, поступивших на вход вычитания реверсивного счетчика 4, связано с числом импульсов r поступивших на входы 40 групп 5 и 6 элементов И, выражением -+(1-k) =+(kl -k), (10) где знак "+" соответствует работе реверсивного счетчика 7 в режиме сло-45 жения, знак "-" — в режиме вычитания..

Учитывая, что z =x, получим

x+k=+k1 f (11) 50

dz =--,-, . (13) где z - число импульсов, поступивших с выхода сумматора 10 при подаче 60 на входы группы элементов И 6 r импульсов. Импульсы с выхода сумматора

10 поступают через умножитель 11, задающий показатель степени, на вход реверсивного счетчика 8. Реверсивный g5

При работе реверсивного счетчика

7 в режиме сложения на его вход поступает .+ta

1-1с -1 +k 1 (8) откуда

r=+a 1n

x+k (12)

Группа элементов И 6, сумматор 10 и реверсивный счетчик 8 образуют второй перемножитель, работа которого описывается выражением

При переменных управляющих кодах погрешности этих устройство пропорционально возрастают. Аналитических выражений для их определения пока не . получено.

1070546

Составитель A.Øóëÿïoâ

Редактор E.Êðèâèíà Техред О.Неце Корректор В.Бутяга

Заказ 11683/46 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул .Проектная, 4

Погрешности предложенного устройства и прототипа исследовались путем моделирования их работы на цифровой вычислительной машине. Погрешности прототипа исследовались для случая, когда вместо схемы сложения-вычитания импульсов включена схема вычитания количества импульсов. Тогда погрешность прототипа минимальна и при n=lб, р (1 для одних режимов работы составляла 2-4 Единицы младшего разряда, для других достигала

10 единиц младшего разряда. Погрешность предлагаемого устройства для тех же случаев изменялась от 0,5 до

3 единиц младшего разряда. С увеличением числа разрядов погрешность вычисления и в прототипе и в .предлагаемом устройстве возрастает, с уменьшением числа разрядов снижается. Однако следует отметить, что в известных устройствах эта погрешность

10 возрастает быстрее, чем в предлагаемом.