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