Стохастическое множительно-делительное устройство
Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для перемножения , деления и возведения в степень медленно меняющихся аналоговых сигналов и может быть использовано в аппаратуре для коррозионных обследований подземных трубопроводов. Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей . Сущность изобретения: устройство состоит из аналого-цифрового преобразователя (1), цифроаналогового преобразователя (2), преобразователей напряжение-частота (3,4), генератора тактовых импульсов 5, элементов привязки 6 и 7, преобразователя код-вероятность 8 и реверсивного счетчика 9. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)э G 06 G 7/161
ГОСУДАРCTBEНЧОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916915/24 (22) 05.03.91 (46) 15,08.93. Бюл. М 30 (71) Физико-меха н и ческий институт им.
Г.В.Карпенко (72) П.П.Драбич (56) Авторское свидетельство СССР
М 1005081, кл. G 06 6 7/161, 1983.
Авторское свидетельство СССР
N. 1580270, кл. 6 01 R 19/10, 1990. (54) СТОХАСТИЧ ЕСКОЕ МНОЖИТЕЛЬНОДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для перемноИзобретение относится к вычислительной технике, предназначено для перемножения, возведения в степень и деления медленно меняющихся аналоговых сигналов и может быть использовано в аппаратуре для коррозионных обследований нефтеи газопроводов, а также в аппаратуре для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых импульсными электромагнитными методами.
Известно для этой цели устройство, которое содержит три логарифматора, сумматор и антилогарифмирующий усилитель.
Устройство реализует функцию
U = (1) где Х, Y, Z — входные постоянные напряжения, а U — выходное напряжение.
Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная неидентичностью характеристик трех лога„„SU „„1833861 А1 жения, деления и возведения в степень медленно меняющихся аналоговых сигналов и может быть использовано в аппаратуре для коррозионных обследований подземных трубопроводов. Целью изобретения является увеличение функциональных воэможностей, Сущность изобретения: устройство состоит из аналого-цифрового преобразователя (1), цифроаналогового преобразователя (2), преобразователей напряжение-частота (3„4), генератора тактовых импульсов 5, элементов привязки 6 и 7, преобразователя код-вероятность 8 и реверсивного счетчика 9. 3 ил, рифматоров и их температурой нестабильностью, Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей, эа счет расширения класса решаемых задач.
На фиг. 1 представлена функциональная схема заявляемого устройства; на фиг, 2 — конструкция элемента привязки, а на фиг. 3 приведены эпюры импульсов напряжения, поясняющие работу последнего.
Цифровое стохастическое множительно-делительное устройство состоит из аналого-цифрового преобразователя 1, цифроаналогового преобразователя 2, первого 3 и второго 4 преобразователей напряжение-частота, генератора тактовых импульсов 5, первого 6 и второго 7 элементов привязки, преобразователя код-вероятность 8 и реверсивного счетчика 9, а также содержит первый.10, второй 11 и третий 12 входы и выход 13. Элемент привязки 6 (7) содержит информационный вход 14, вход
1833861 синхронизации 15 и выход 16 и состоит из двух триггеров 17 и 18.
Информационные аналоговые входы цифроаналогового 2 и аналого-цифрового 1 преобразователей, а также второго преобразователя напря>кения — частота 4 подключены соответственно ко входам 10, 11, 12 устройства, Цифровые выходы аналогоцифрового преобразователя 1 объединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя 2, вход синхронизации которого подключен к выходу КОНЕЦ
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ аналого-цифрового преобразователя 1. К выходу цифроаналогового преобразователя 2 присоединен вход
/ первого преобразователя напряжение-частота 3, выход которого объединен с информационным входом первого элемента привязки 6. К выходу второго преобразователя напряжение — частота 4 подключен информационный вход второго элемента привязки 7. Входы синхронизации первого
6 и второго 7 элементов привязки присоединены соответственно к прямому и инверсному выходам генератора тактовых импульсов
5. Выход первого элемента привязки 6 объединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 9, к выходам которого, являющимся выходом 13 устройства, присоединены входы управления преобразователя код — вероятность 8, а . вход и выход последнего подключены соответственно к выходу элемента привязки 7 и вычитающему входу реверсивного счетчика 9.
Цифровое стохастическое множительно-делительное устройство реализует функцию (1) и работает следующим образом.
Аналого-цифровой преобразователь 1 работает в циклическом режиме и содержит на выходе r двоичных разрядов и выход сигнала КОНЕЦ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, а на входе цифроаналогового преобразователя 2 имеется r-разрядный входной регистр, Пусть на входы 10 — 12 поступают постоянные напряжения Х, Y, Z, Под действием напряжения Y на выходе аналого-цифрового преобразователя 1 образуются с некоторой циклической частотой двоичные коды о, пропорциональные входному напряжению, т.е. и/,/о =Q/o Y, где k>/o = const — коэффициент преобразования напряжения U,â двоичный код.
Каждым импульсом конца преобразования числа n /,/p заносятся во входной регистр цифроаналогового преобразователя 2. Очередное значение числа nz/o умножается с помощью цифроаналогового преобразователя 2 на напряжение Х, т.е. íà выходе преобразоватЕля 2 образуется напряжение
Up/ä= ko/ k /p XY, . (2) где Ко/„= con st — коэффициент и ропорциональности, задаваемый преобразователем
2.
Напряжения Uo/z u Z подаются на информационные входы преобразователей напряжение-частота 3 и 4, на выходах которых формируются импульсные последовательности с частотами
10 11=k3UD/ иf2=k4Z, (3) где ks и k4 — постоянные коэффициенты преобразования преобразователями 3 и 4 напряжений 0о/д и Z в частоту.
Импульсные потоки с выходов преобра15 зователей напряжение-частота 3 и 4 подаются на информационные входы элементов привязки 6 и 7, на синхронизирующие входы которых поступают импульсные последовательности с прямого и
20 инверсного выходов генератора тактовых импульсов, причем частота fp импульсов на выходе последнего во много раз выше максимального значения частот f t u fz. В результате каждый раз после появления положительного импульса на выходах преобразователей 3 и 4 на выходах элементов привязки 6 и 7 возникают короткие положительные импульсы, соответствующие положительным фронтам импульсов на прямом
30 и инверсном выходах генератора тактовых импульсов 5, f.е. на выходах элементов при- вязки 6 и 7 формируются короткие положительные импульсы с частотами ft u fz. (Элементы привязки введены в устройство
35 для исключения возможности одновременного поступления импульсов с выходов преобразователей 3 и 4 на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика
9), 40 Импульсы с выхода элемента привязки
6 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 9 непосредственно, а с выхода элемента привязки 7 импульсная последовательность подается на вычитающий
45 вход реверсивного счетчика 9 через преобразователь код †вероятнос 8, управляемый двоичным числом с выхода реверсивного счетчика 9.
В результате за время dt содержимое
N(t) реверсивного счетчика изменится на величину
d N (t) = (f > - 1г N(t)2 )dt, (4) где р — число разрядов на управляющих входах преобразователя код-вероятность 8.
Решая (4) при начальном условии N(0) =
= Np получим, что
01 т с
N(t) = — (1 — ех р (— )) + N p ex p (- —,. ), ь1. а
1833861
10 с 2Р где - = — — постоянная времени, харак г теризуйщая инерционность заявляемого устройства, После окончания переходного процесса
t ехр (— —.) = О, следовательно
f1
Ю()= —" (5) г
Подставляя в (5) вместо т1 и fz их значения в соответствии с (2) и (3) имеем, что () =K.
1<з где Ко = .— kpi k o = const — масштабный
Я л коэффициент вычисления функции (1).
Принцип действия элемента привязки 6 (7) поясняется эпюрами на фиг. 2, где — диаграмма 19 иллюстрирует сигнал на информационном входе 14; — диаграмма 20 — сигнал на входе синх ронизации 15; — диаграммы 21 и 22 — это сигналы на выходах триггеров 17 и 18 соответственно.
Таким образом предлагаемое устройство, наряду с выполнением операции деления, выполняет также перемножение медленно меняющихся во времени аналого. вых сигналов, т.е. предложенный объект по сравнению с прототипом обладает более широкими функциональными возможностями, Формула изобретения
Стохастическое множительно-делительное устройство, содержащее аналогоцифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, первый элемент привязки, преобразователь код — вероятность и реверсивный счетчик, выходы которого являются выходом устройства, а вход синхронизации первого элемента привязки подключен к прямому выходу генератора
5 тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения функциональных возможностей, оно дополнительно содержит цифроаналоговый преобразователь, два преобразователя на10 пряжение-частота и второй элемент привязки, причем аналоговые входы цифроаналогового и. аналого-цифрового преобразователей и вход второго преобра- зователя напряжение — частота являются со15 ответственно первым. вторым и третьим входами устройства, выход аналогоцифрового преобразователя соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя, вход синхронизации. которо20 ro подключен к выходу ."Конец преобразования" аналого-цифрового преобразователя, к выходу цифроаналогового преобразователя присоединен вход первого преобразователя напряжение-частота, к
25 выходу которого подключен информационный вход первого элемента привязки, информационный вход и вход синхронизации второго элемента привязки присоединен соответственно к выходу второго преобра30 зователя напряжение-частота и к инверсно- . му выходу генератора тактовых импульсов, выход первого элемента привязки соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, к выходам которого присоединены
35 входы управления преобразователя код-вероятность, а информационные вход и выход последнего подключены соответственно к выходу второго элемента привязки и вычитающему входу реверсивного счетчика.
1833861
Составитель П.Драбич
Техред M.Mîðãåÿòàë Корректор Л.Ливринц
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
Заказ 2686 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., 4/5
![Стохастическое множительно-делительное устройство](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/775/7754219-s.jpg)
![Стохастическое множительно-делительное устройство](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/775/7754220-s.jpg)
![Стохастическое множительно-делительное устройство](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/775/7754221-s.jpg)
![Стохастическое множительно-делительное устройство](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/775/7754222-s.jpg)