Устройство для сравнения чисел

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕИИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскни

Соцналнстнчесннк

Республик щ980090 (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 12. 06. 81 (21) 3301454/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (84)М. Кл.

G 06 F 7/38

3Ьеударстееииый комитет

СССР по делам иааоретеиий и открытий

Опубликовано0? ° 12 82 Бюллетень М 45 (53) УДК621 ° 317 °

° 7(088.8) Дата опубликования описания 07.12.82 (В. Б. Дудыкевич и 3. И. Стрилецкий

Р

1

Ъ

Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЦИФРО-ЧАСТОТНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в устройствах линеаризации характеристик температурных датчиков.

Известно устройство для воспроизведения экспоненциальной функции, содержащее двоичный счетчик, первый и второй сумматоры, пересчетную схему, две группы элементов И, элемент о задержки. Результат преобразования представляет собой сумму членов разложения в ряд экспоненциальной функции Р 1).

Недостатками устройства являются

15 большие аппаратурные затраты, зависящие от количества членов разложения в ряд функции, и пониженная точность, обусловленная конечным числом членов ряда. го

Наиболее близким техническим ревением к предлагаемому является устройство для вычисления функции у = е содержащее первый счетчик, вход которого является входом устройства, а выход каждого разряда первого счетчика соединен с информационным входом соответствующего элемента запрета, управляющий вход которого подключен к выходу соответствующего разряда второго счетчика, выходы всех элементов запрета соединены с входами элемента ИЛИ, счетный вход третьего счетчика соединен с выходом элемента ИЛИ, выход третьего счетчика соединен с входом второго счетчика, а группа входов третьего счетчика является установочными входами устройства j 2)

Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности и пониженная точность. Функциональные возможности ограничены узким классом воспроизводимых функций.

Цель . изобретения †; расширение функциональных возможностей устройства за счет расширения класса воспроизводимых функций и повышение точности., 98009 (2) dv = дх + dy.

Работа двоичного умножителя описывается уравнением

46 (3) где df — приращение частотно-импульсной последовательности на

4$ выходе двоичного умножителя; — число, записанное в управляющем регистре (код на установочных входах умножителя);

٠— приращение частотно-импульсной последовательности, поступающей на вход счетчикаделителя двоичного умножителя;

m — коэффициент пересчета счет55 чиков.

Ключ 5 разрешает прохождение на вход умножителя 2 одной из импульсных последовательностей Ч или у.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный цифро-частотный функциональный преобразователь содержащий первый и второй умножители частоты, причем вход первого умножителя частоты соединен с входом преобразователя, установочные входы второго . умножителя частоты соединены с первыми установочными входами преобразователя, введены реверсивный счетчик, 16 ключ и арифметический блок, первый вход которого соединен с входной шиной преобразователя, второй вход— с первым входом ключа, и выходом первого умножителя .частоты а выход ариф- 1 метического блоке подключен к второму входу ключа; выход которого соединен с входом второго умножителя час- тоты, выход которого подключен к информационному входу реверсивного счет-М чика, являющегося одновременно счетчиком результата, установочные входы которого соединены с вторыми установочными входами преобразователя, а разрядные выходы реверсивного счетчи- ка соединены с установочными входами первого умножителя частоты.

На:фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг. 20возможный вариант выполнения схемы вычитания импульсных последовательностей и временные диаграммы; поясняющие ее работу; на фиг. 2 8 возможный вариант выполнения схемы сложения импульсных последовательностей.

И

Преобразователь содержит первый и второй 2 умножители частоты, реверсивный счетчик. 3, арифметический блок 4, ключ 5, первые 6 и вторые 7 установочные входы преобразователя.

Блок вычитания состоит из D-триггера 8, элемента 9 ИЛИ-НЕ и инвертора

19. Блок сложения содержит элемент

11 ИЛИ и элемент 12 задержки, В преобразователе можно применить серийно выпускаемые отечественной, промышленностью в виде микросхемы двоичные умножители К155ИЕ8 (К133ИЕ8).

В качестве реверсивного счетчика 3 может быть применен также серийно выпускаемый и имеющий установочные входы реверсивный счетчик К155ИЕ7 (Kl33ИЕ7). Представленный на фиг. 2 0 блок вычитания предназначен для работы совместно с микросхемами К155ИЕ8 и K!55NE7 (К133ИЕ8 и K133HE7).

Устройство работает следующим образом.

0 ф

Первоначально триггер 8 установлен в нулевое состояние. При отсутствии импульсов импульсной последовательности у все импульсы- последовательности х, поступающие на С-вход триггера

8 и один из входов элемента 9 ИЛИ-НЕ, проходят на выход элемента 9, так как D-триггер 8 не переключается. Если на D-вход D-триггера 8 поступит полот, жительный импульс последовательности у, то отрицательным фронтом импульса последовательности х 0-триггер 8 переключится в единичное состояние и, следующий после импульса, вызвавшего переключение 0-триггера 8, импульс последовательности х не пройдет через элемент 9 ИЛИ-НЕ..Отрицательным фронтом этого импульса 0-триггер 8 переключится в нулевое состояние (Q = О), если на 0-входе будет присутствовать нулевой потенциал, т.е. блок возвращается в исходное состоя-. ние. Работа блока вычитания описывается уравнением

dY = dx — dy (1)

1 где dv — приращение частотно-импульсной последовательности v

dx — приращение час-отно-импульсной последовательности х;

dy — приращение частотно-импульсной последовательности у.

Работа арифметического блока 4 при сложении (фиг. 2д) описывается уравнением

5 9800

Рассмотрим работу преобразователя.

Пусть, вначале через ключ 5 проходит импульсная последовательность у и не проходит импульсная последовательность ч; реверсивный счетчик 3 работает в 5 режиме сложения и в нем предварительно установлено начальное число а .

На вход второго умножителя поступает частотно-импульсная последовательность х. Частотно-импульсная последователь- 1О ность, поступающая на вход ревеосивного счетчика 3, обозначена z. Тогда приращения импульсной последовательности на выходе второго умножителя

2 опишутся уравнением !5

Гdz J ах

О Z p х

1и — = о

z.=a,å "" (I2) (13) Х/Р

z= ae (14)

Как отмечено выше ао - начальное

I число, записанное в реверсивный счетчик 3. Из (14) видно, что для того, чтобы устройство работало, необходимо в реверсивном счетчике 3 записать начальное число ао (хотя бы а 1).

Иначе если ао = О, то, чтоб бы мы ни подавали на вход устройства, будет равняться нулю. Это же следует и из принципа работы двоичного умножителя. Если на установочные входы умножителя поданы нулевые потенциалы, то в любом случае на его выходе не сможет .появиться ни один импульс. формула (3) подтверждает утверждение (если ч = 0, то и df = О). Прототип предназначен для воспроизведения функции z = е . Будем считать, что в реверсивный счетчик перед началом преобразования записывается 1. В предлагаемом устройстве применен счетчик, имеющий установочные входы 7. Таким образом в реверсивный счетчик 3 можно записывать необходимое начальное число ао. И, как следует из изложенного выше, в рассматриваемом режиме работы преобразователь воспроизводит функцию, являющуюся произведением экспоненциальной зависимости на коэффициент ао. Поэтому при той же абсолютной погрешности округления, что и у прототипа, относительная погрешность уменьшается в а раз.

Если реверсивный счетчйк 3 работает в режиме вычитания, то формула преобразования примет вид

z dx ш (4) где z — текущее значение числа s реверсивном счетчике 3. 20

Последовательность dy, поступающая на вход второго умножителя 2, вызывает поввление íà его выходе импульсной последовательности

d у, k (5) где 1/k — коэффициент умножения второго умножителя 2 (k = и/В) и — коэффициент пересчета счетчика-делителя второго умножителя 2;

 — числовое значение кода на установочных входах этого умножителя. 35

Эта последовательность (5) поступает на.,вход реверсивного счетчика 3, в котором формируется результат пре- образования

z =-- а + Jdz

О (6) или, подставив (5) Продифференцируем (8) и разделим переменные

z=ае о (15) Пусть теперь арифметический блок

SS 4 работает в режиме вычитания и через ключ 5 проходит импульсная последовательность v и не проходит импульсная последовательность у. Peверсивный

zdx

km (9) Х

km (10) а + J —" (7)

dy

Заменив dy в (7) его значением (4), получаем

90 6

Проинтегрируем (10) или, обозначив km = р, получим окончательно

7 980090 счетчик 3 работает в режиме сложения.

В этом случае г dv

z = а + 1 (I6) -Х) Р

z=m(1-e ). (29) zdx

dv-=dx-—

m (17), и или

dz dx

m-z k m (21) Интегрируя (21) или, если а = 0

82. х dx

O. 0

МР

z=m(е-1) (22) (32) Если же реверсивный счетчик 3 работает в режиме вычитания, а осталь(23)ные блоки как и раньше то

-XI P

z= (m+a)e -m. (33) получаем

Ь(в-2) =

Х

КФ с1o

П1

- ао (24) В режимах, описываемых формулами (14) и (15), преобразователь воспроизводит функции, начинающиеся в точ(2 ) ge z a

В режимах работы преобразователя, описываемых формулами (29) и (32), начало воспроизводимых преобразова 6 телем функций находится в начале системы координат. Действительно, при х равном нулю, z тоже равно нулю.

Такие функции особенно необходимы при построении устройств для линеаризации характеристик температурных датчиков.

Таким образом, анализ, проведен(28) ный выше, показал, что предлагаемый

z а Х(Км о=е

z !

m — а

m -.

x(кю ) е

-х/ке

z = m — (m — а )е о или, приняв km = р

- aJP (> " B()) где dv — приращения импульсной последовательности v на выходе блока вычитания.

Известно, что dv = dx - dy, а

2дх бЧ

И1

Таким образом

dv = (- — )(3X. (18)

Тогда, подставив (18) в (16), получим

z =а + ) — dx (19)

0 k-m

Продифференцируем (19) и разделим переменные

dz = к йх 1 (20) 8

Следует отметить, что в рассматриваемом режиме работы не обязательно в реверсивный счетчик 3 записывать предварительно число а, так как при отсутствии импульсов последовательности у через блок 4 вычитания проходят импульсы последовательности х, которые, пройдя через ключ 5 и второй умножитель 2, формируют в реверсивном

16 -четчике 3 текущее значение числа z.

Это подтверждается и формулой (29) которая при а = 0 принимает вид

Вывод формулы при работе реверсивного счетчика 3 в режиме вычитания аналогичен рассмотренному, поэтому приводим окончательную формулу

z=m- (m-а)6, (30) х/Р о .Для случая, когда блок 4 работает в режиме сложения импульсных последовательностей, реверсивный счетчик

3 в режиме сложения, а через ключ 5 проходит импульсная последовательность у, формула преобразования имеет вид

z = (m + a ) е - m (31) х)Р

Формула изобретения

9 98009 преобразователь действительно обеспечивает повышение точности по сравнению с прототипом, а рассмотренные режимы работы подтверждают, что класс воспроизводимых преобразователем функций значительно расширен; Преобразователь воспроизводит функции(1 Ц (15), (28), (30) (31) и (32) тогда как прототип только функцию, вида у = е " .

Технико-экономическая эффективность от внедрения предлагаемого изобретения будет достигнута за счет расширения Функциональных возможностей преобразователя и повышения его И точности, что позволит. улучшить конструктивные и метрологические параметры линеаризирующих устройств, в которых возможно применение преобразователя. 20

О 10 с первыми установочными входами преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей и повышения точности, в него введены реверсивный счетчик, ключ и арифметический блок, первый вход которого соединен с входной шиной преобразова" теля, второй вход - с первым входом ключа и выходом первого умножителя частоты, а выход арифметического блока подключен к второму входу ключа, выход которого соединен с входом второго умножителя частоты, выход которого подключен к информационному входу реверсивного счетчика, являющегося одновременно счетчиком результата, установочные входы которого соединены с вторыми установочными входами преобразователя, а разрядные выходы реверсивного счетчика соединены с установочными входами первого умножителя частоты.

Измерительный цифро-частотный функ-И циональный преобразователь, содержащий первый и второй умножители частоты, причем вход первого умножителя частоты соединен с входом преобразователя, установочные входы 36 второго умножителя частоты соединены

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Введение в кибернетическую технику,Под ред. Б.Н. Малиновского, Киев

"Наукова думка"., 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

И 666540, кл. G 06 F 7/28, 1979.

980090

Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9360/38

Филиал ППП- "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Каплин

Редактор Н. Гришанова Техред З.Палий Корректор Н, Яуряк