Функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 04.04 80 (21) 2904504/18-24 )$1) M. Кт1 з

G 06 F 7/548 с присоединением заявки № (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий т33) УДК 681. 325 (088. 8) Опубликовано 300 88 2 . Бюллетень ¹ 3 2

Дата опубликования описания 30.08.82

l ." .,-"

Т.Г.Галамай, В.Б.Лудыкевич и Л.В.Мору6 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при аппаратном вычислении элементарных функций.

Известно арифме тичес кое устройстВо способное вычислять тригонометрические функции sin х, cos x,arctg x и arcsin х (1) .

Однако для данного устройства характерны сложность и ограниченные функциональные возможности, не позволяющие, например, вычислять гиперболические функции .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, позволяющее воспроизводить .тригонометрические функции tg х, ctg х, sin х и cos x, которое содержит группу элементов задержки, шесть групп элементов И, блок управления . суммирующий и вычитающий счетчики, две группы элементов ИЛИ и элементы ИЛИ (2), Недостаток известного устройства ограниченные функциональные возможности. Устройство непригодно для вычисления обратных тригонометрических функций arctg х, arcsin х, arccos x и гиперболических функций th х, sh х, arth х, arsh x.

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач за счет возможности дополиительного вычисления функций arctg x, arcsin х, arccos х, th х, sh x arth х и arsh x.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее суммирующий счетчик, три группы элементов И, четыре элемента И и четыре элемента ИЛИ, причем выходы элементов И, второй и третьей групп сое динены со входами соответствующих элементов ИЛИ, дополнительно введены два реверсивных счетчика, два сумматора-вычитателя и два триггера, причем выход первого реверсивного счетчика соединен с импульсными входами элементов И первой группы и потенциальными входами элементов И второй группы, импульсные входы которых соединены с выходом суммирующего счетчика и потенциальными входами элементов И первой и третьей групп, импульсные входы элементов И

2з третьей группы соединены с выходом второго реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых

30 соединены соответственно с прямым

955040

6 41

Nt(t) Nm где f ) — входная частота счетчика 1, 50

Nm — емкости счетчиков 1-3.

Счетчик 3 группа 4 элементов И и элемент 16 ИЛИ образуют второй двоичный умножитель, управляемый кодом счетчика 2. Средняя частота Г» на выходе его равна

Ы2 ()

4 6 (2) или с учетом () l

N2 () N2m

60 (3) Счетчик 2, группа 5 элементов И и элемент 17 ИЛИ образуют третий двоичный умножитель, управляемый 65 инверсным входами первого триггера, выходы первого и нторого элемен тов И соединены с первыми входами соответственно первого и второго импульсных сумматоров-нычитателей, выходы которых подключены ко входам соответственно суммирующего и второго реверсивного счетчиков, вход тактовой частоты преобразователя соединен со вторым входом первого сумматора-вычитателя и первым вхо- 10 дом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, прямой вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй 15 вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И через четвертый элемент ИЛИ соединены со вторым входом второго сумматора-вычи-20 тателя, выход третьего элемента ИЛИ соединен со входом первого реверсивного счетчика, входы первого и второго триггеров соединены с управлях()щими входами преобразователя.

На чертеже представлЕна блок-схема функционального преобразователя °

Преобразователь содержит реверсивный счетчик 1, суммирующий счетчик 2, ренерсинный счетчик 3, группы 4-6 элементов И, импульсные сумматоры-вычитатели 7 и 8, элементы

9-12 И, элемент 13 ИЛИ, триггеры 14 и 15, элементы 16-18 ИЛИ. Элементы И, входящие в состав групп 4-6 являются импульсно-потенциальными, 35 что позволяет испольэовать их для образования двоичных умножителей совместно с потенциальными счетчиками 1-3.

Счетчик 1, группа б элементов И и 40 элемент 18 ИЛИ представляют собой первый двоичный умножитель, упранляемый кодом N (t), записанным н счетчике 2. Средняя частота f6 следования импульсов на выходе этого ум- 45 ножителя равна кодом NS (5) счетчика 3, причем средняя частота fg на ныходе этого умножителя равна

f = f -х — — (4)

2 2 1)?П) — йХ + f4? (5) где знаки + или - соответствуют работе в режиме суммирования или вычитания.

Очевидно, что в счетчике 2 нарастает во времени число, равное

2(Х (6)

С учетом (3) и (6), уравнение (5) примет вид (предполагается, что счетчик 3 работает в режиме суммирования) ? я rn

fx

М m 4- (f„t) (7) Число в счетчике 1 определяется выражением х)х )и

", н + + „ 1 (8) Если импульсный сумматор-вычитатель 8 работает н режиме, то

Nx

N<(4) = Nm avth

Nrn (9) а при работе в режиме вычитания

Нх й„(Ц Nrn c((Ctg —, (10) где N„= f + — выходное число импульсов, P е ж и м II. Триггер 14 находится в выключенном состоянии, триггер

15 — во включенном, счетчик 3 работает в режиме суммирования. В этом случае (11) (12) = х

? Х - 4 где знаки + и — соответствуют работе импульсного сумматора-вычитателя 7 в режиме сложения и вычитания. где f< — входная частота счетчика 2.

P е ж и м I. Триггеры 14 и 15 находятся в выключенных состояниях (т.е. на прямых выходах присутству,ют 0, на инверсных — 1 ) . В э том случае элемен ты 10 и 11 И отк рыты, на вход счетчика 2 поступает только входная частота следования импульсов f поскольку второй вход импульсного сумматора-вычитателя 7 отключен, так как элемент 9 И закрыт. На один вход импульсного сумматора-вычитателя 8 поступает частота f?r, а на второй вход — частота f .

Таким образом, можно записать

955040 (13) N rr + N,((,)

1 =1 . 2- x N2 (14) 10 (24) I

Nm1È,К)

N (t) )(N n» о

Nx

Н» Ю= к» arccos —

Нт) 15 (25), Nx

N»It) =Noarcs»n—

Nrn (15) (26) Nx

N»(t) =N arsb—

Применяя старт-стопорные режимы работы, можно использовать устройство для вычисления функций sin x„cos х, sh x.

Таким образом, в предлагаемом устЗ0 ройстве по сравнению с прототипом произведено значительное расширение функциональных воэможностей благодаря дополнительному введению в устройство аппаратурно простых импульсЗ5 ных.сумматоров-вычитателей, двух реверсивных счетчиков и двух триггеров.

Одновременно из состава устройства исключены группа элементов задержки, три группы элементов И, блок управле40 ния, вычитающий счетчик и две группы элементов ИЛИ, следовательно, расширение класса решаемых задач произошло без усложнения устройства.

Технико-экономический эффект сос45 тоит в том, что устройство, реализуя вычисление нескольких различных функций, позволяет заменить несколько функциональных устройств одним. (18) N3(t) N <

1=1

" N п1 i(4 С} (19) и,ж 1„ t

"Nm1l(„tl (21) N3(t) 1к где N — число, записанное в счет- 50 чике 3 перед началом преобразования, а знаки + или, - перед интегралом соответствуют работе счетчика

3 в режиме сложения или вычитания соответственно.

Решением уравнения (21) является, Формула изобретения (22) N (t)= о Nij(()г (23) 65

Уравнение (12) при учете (3) примет вид

Число в счетчике 2 изменяется в соответствии с уравнением

Если импульсный сумматор-вычитатель 7 работает в режиме сложения, то

Nx

N<(t)=Nn»t.g — „

При работе в режиме вычитания

М (16) N ((.)= Nmth—

P е ж и м III. Триггер, 14 включен, триггер 15 выключен. Работа устройства описывается уравнениями (17) к 5 — 4 или с учетом (3) и (4) Закон изменения вхбдной частоты

f< счетчика 3 с учетом (1) и (19) следующий (20) Число в счетчике 3 описывается ,уравнением

Закон изменения числа в счетчике

1 описывается выражением где знаки + или — перед интегралом соответствуют работе счетчика 1 в режиме сложения или вычитания соответственно.

Если импульсный сумматор-вычитатель 8 работает в режиме сложения, счетчик 3 в режиме вычитания, а счетчик 1 работает: а) в режиме вычитания. Тогда б) в режиме сложения. В этом случае

При работе импульсного сумматоравычи тател я 8 в режиме вычитания, а счетчиков 1 и 3 в режиме сложения

Функциональный преобразователь, содержащий суммирующий счетчик, три группы элементов И, четыре элемента

И и четыре элемента ИЛИ. причем выходы элементов И первой, второй и третьей групп соединены со входами соответствующих элементов ИЛИ, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач путем дополнительного вычисления функций arctg x, arcsin x, arccos x

th x, sh x, arth х и arsh х без усложнения преобразователя, в него введены два реверсивных счетчика, два

955040

ВНИИПИ Заказ 6437/52 Тираж 731 Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 сумматора-вычитателя и два триггера, причем выход первого реверсивного счетчика соединен с импульсными входами элементов И первой группы и потенциальными входами элементов И второй группы, импульсные входы которых соединены с выходом суммирующего счетчика и потенциальными входами элементов И первой и третьей групп, импульсные входы элементов И третьей группы соединены с выходом второго реверсивного счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным входами первого триггера, выходы первого и второго элементов И соединены с первыми входами соответственно первого и второго импульсных сумматороввычитателей,выходы которых подключены ко входам соответственно суммирующего и второго реверсивного счетчиков, вход тактовой частоты преобразователя соединен со вторым входом первого сумматора-вычитателя и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго триггера, прямой вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого элементов И через четвертый элемент ИЛИ соединены со вторым входом второго сумматора-вычитателя, выход третьего элемента ИЛИ соединен со входом первого реверсивного счетчика, входы первого и второго тригге15 ров соединены с управляющими входа,ми преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 1. Авторское свидетельство СССР

9 445042, кл. G 06 F 7/38, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 631926, кл. G 06 F 15/34, 1976.