Устройство для вычисления логарифма

 

Изобретение, предназначено для вычисления отношения двух сигналов и его логарифма, заданным двоичными или двоично-десятичными кодами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.Устройство содержит счетчик 1 импульсов, элементы ИЛИ 8-10, генератор 11 импульсов, ключи 12 и 13, блок 22 индикации,Введение счетчиков 2-5 импульсов, формирователей 6 и 7 импульсов , триггеров 14 и 15 и переклю- , чателей 16, 17 и 23 обеспечивает возможность вычисления логарифма отношения . 1 з.п. ф-лы. 3 ил. i (Л САЭ СЛ -ч1 СО ел 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК . (19) (11) А1 (5)) 4 G 06 F 7/556

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3939925/24-21 (22) 07.08.85 (46) 07. 12.87. Бюл. g. 45 (72) С.С.Бруфман (53) 681.325(088.8) (56) Оберман P.M.M. Счет и счетчики. — М.: Радио связь, 1984, с. 154156, рис. 8,7.

Авторское свидетельство СССР

N - 978504, кл. G 06 F 7/556, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЛОГАРИФМА (57) Изобретение. предназначено для вычисления отношения двух сигналов и его логарифма, заданным двоичными или двоично-десятичными кодами. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.Устройство содержит счетчик 1 импульсов, элементы ИЛИ 8 — 10, генератор 11 импульсов, ключи 12 и 13, блок 22 индикации. Введение счетчиков 2 — 5 импульсов, формирователей 6 и 7 импульсов, триггеров 14 и 15 и переключателей 16, 17 и 23 обеспечивает возможность вычисления логарифма отноЖ

I S . II. ф-Jtbt 3 HJI.

1357954

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и предназначено для вычисления отношения двух сигналов и его логарифма,заданных двоичными или двоично-десятичными кодами.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности вычисления логарифма отношения.

На фиг. 1 показана функциональная структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства при вычислении отношения сигналов;на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства при вычислении логарифма отношения сигналов.

Цифровой измеритель отношения двух сигналов содержит первый 1,второй 2, третий З,четвертый 4 и пятый

5 счетчики импульсов, первый 6 и второй 7 формирователи импульсов, первый 8,второй 9 и третий 10 элементы ИЛИ, генератор 11 импульсов, первый 12 и второй 13 ключи, первый

14 и второй 15 триггеры, первый 16 и второй 17 переключатели, первую 18 вторую 19 и третью 20 входные шины, .шину 21 запуска, блок 22 индикации и третий переключатель 23.

Причем выход генератора 11 импульсов соединен с входами первого 12 и второго 13 ключей, управляющие входы которых соединены соответственно с выходом первого 14 и второго 15 триггеров, выход ключа 12 соединен с входами вычитания первого 1 и второго

2 счетчиков импульсов, вход кода счет чика 2 соединен с первой входной шиной 18, а вход записи — с выходом первого элемента ИЛИ 8, первый вход которого соединен с шиной 21 запуска и первым входом второго элемента

ИЛИ 9, выход которого соединен с входом записи первого счетчика 1 импульсов. Выход ключа 13 соединен с первым входом третьего элемента

ИЛИ,О, второй вход которого соединен с первым выходом переключателя

1б,второй выход которого соединен с вторым входом переключателя 17,выход которого соединен с С-входом и первого 14 и второго 15 триггеров,D- âõîды которых соединены с общей шиной.

Вход первого формирователя 6 импульсов соединен с выходом счетчика 2, 5

50 а выход — с вторым входом элемента

ИЛИ 8 и входом переключателя.16.

Выход формирователя 7 импульсов соединен с вторым входом элемента ИЛИ

9, а вход — с выходом счетчика 1 и входом суммирования счетчика 5, вход которого соединен с входной шиной 20. Выход счетчика 5 соединен с. входом блока 22, нулевой выход — с

S-входом первого 14 и К-входом второго 15 триггеров, вход записи — с шиной 21 запуска и R-входом первого

14 и S-входом второго 15 триггеров через третий переключатель 23,вход вычитания с первым входом элемента

ИЛИ 10, второй вхоц которого соединен с входом вычитания счетчика 3, выход которого соединен с информационным входом кода счетчика 1.

Входы записи третьего Зи четвертого

4 счетчиков соединены с шиной 21 запуска. Информационный вход счетчика

3 соединен с входной шиной 20 и информационным входом счетчика 4, выход которого соединен с первым входом переключателя 17, а вход вычитания — с выхоцом третьего элемента

ИЛИ 10.

Устройство работает,в двух режимах: вычисления отношения двух сигналов, заданных кодами, и получение результата :a цифровом виде и вычисления отношения двух сигналов, заданных кодами, и получение результата в цифровом виде (в неперах или дицебеллах).

В первом. режиме переключатели 16 и 17 коммутируют вход с выходом в положение I.Òàêèì образом соединяется выход формирователя 6 импульсов с С-входами первого 14 и второго 15 триггеров. К первой шине 18 подводится значение сигнала (кода), соответствующее делимому.

К второй шине 19 поДводится значение сигнала (кода), соответствующее делителю., а к третьей шине 20— нулевое значение сигнала.

Третьим переключателем 23 разрывают цепь управления от шины 21 запуска.

Вначале измерения подается импульс на шину 21 зв.пуска. При этом пятый счетчик 5 устанавливается в нулевое состояние, так как íà его информационном входе нулевой код.В третьем 3 и четвертом 4 счетчиках

57954

Т ° Д, Когда произойдет обнуление значения в счетчике 2, сигнал через второй формирователь 7 импульсов, через первый 16 и второй 17 переключатели поступит на С-входы триггеров

14 и 15.

Триггер 14 установится в нулевое состояние, ключ 12.закроется. В счетчике 5 будет зафиксировано число,которое пропорционально отношению значения кода на шине 18 к значению кода на шине 19

К,. п =— г

3 13 фиксируется кодовый сигнал, соответствующий значению делителя, поступающему по шине 19. В первом счетчике импульсов фиксируется значение кода, записанного в третьем счетчике З,зна чение делителя.

Сигнал с выхода элемента ИЛИ 8 поступает на вход записи счетчика 2 и фиксирует в нем значение кода делимого, поступающее по первой шине

18. Сигнал с нулевого выхода счетчика 5 проходит на S-вход первого 14 и R-вход второго 15 триггеров. Сигнал единицы с выхода второго триггера 15 проходит на управляемый вход ключа 12, который открывается и разрешает прохождение импульсов от генератора 11 импульсов на вычитающие входы первого 1 и второго 2 счетчиков. Значение кода, зафиксированное в счетчике 2, значительно вышее, чем в первом счетчике 1 импульсов, что задается первоначальным выбором коэффициента деления.

После окончания кратковременного импульса на шине 21 в первом i u втором 2 счетчиках начинается вычитание импульсов. После первого обнуления счетчика 1 на его выходе возникает сигнал, который через формирователь 7 поступит на второй вход элемента ИЛИ 9 и далее на вход записи счетчика 1,где снова будет записано число, соответствующее делителю

Одновременно нулевой сигнал с выхода счетчика 1 проходит на вход суммирования счетчика 5 и фиксирует в нем единицу. После второго обнуления счетчика 1 в счетчике 5 импульсов будет зафиксирована двойка и где п — число импульсов, зафиксированное в счетчике 5;

4

К, — код шины 18;

К вЂ” код шины 19 °

На фиг. 2 показана диаграмма выходных сигналов счетчиков 1-5 при работе устройства в первом режиме.

Заданный код шины 18 (фиг. 2а) по команде запуска (фиг. 2б) заносится в счетчик 2. За время вычитания импульсов иэ счетчика 2 (фиг. 2в) открыт первый ключ 12.На выходе счетчика 1 многократно фиксируется максимальное значение, заданное кодом на шине 19.

Число сбросов счетчика 1 (фиг. 2г) фиксируется в счетчике 5 (фиг. 2г) °

Перед измерением во втором режиме переключатели 16,17 и 23 устанавливается в положение II. Ha шине 18 устанавливается коэффициент деления, пропорциональный натуральному логарифму — полное число (значение 2 -1) при вычислении в двоичном коде или число, кратное десяти, при вычислении в двоичном-десятичном коде.

На вторую шину 19 подается код, соответствующий делимому числу (делимое больше, чем делитель).На третью

20 шину подается код, соответствующий делителю.

По команде запуска (фиг. 3a) осуществляется запись информации в третий 3, четвертый 4 и пятый 5 счетчики.В третий 3 и четвертый 4 счетчики записывается значение кода, поступающее на вторую шину 19 и одновременно на информационные входы (фигдв> д). В пятом счетчике 5 импульсов фиксируется значение сигнала третьей 20 шины (фиг. Зе). В счетчике 1 фиксируется значение кода на второй шине 19 (фиг. 3r). В счетчике 2 фиксируется значение его кода на первой входной шине 18 (фиг. 3r).

Сигнал запуска поступает через замкнутые контакты переключателя 23 на R-вход первого 14 и S-вход второго 15 триггеров.На выходе триггера 15 формируется единица, которая поступает на управляющий вход ключа

13 (фиг. Зж).

После снятия кратковременного сигнала запуска начинается процесс измерения и вычисления значения К 1п

Kg где К<, К и К значения

3 сигналов соответственно на первой

18, второй 19 и третьей 20 шинах.

57954 б ления второго счетчика 2 импульсов с его нулевого выхода сигнал пройдет на вход формирователя б,с его выхода сигнал поступает на вторые входы первого 8 и третьего 10 элементов ИЛИ через переключатель 16. С выхода .элемента ИЛИ 8 сигнал поступает на вход записи счетчика 2, где вновь

)О зафиксируется значение сигнала первой шины 18. Счетчик 2 продолжает вычитание импульсов (фиг. Зб). Сигнал с выхода элемента ИЛИ 10 поступает на вычитающий вход счетчика

4, содержимое которого уменьшается на единицу, т.е. в нем установится число К2-К3-1.Нулевой сигнал с выхода формирователя 6 через переключатель 16 поступает на вычитающий вход

20 счетчика З,где зафиксировано новое число импульсов: К2-1.

После этого процесс повторяется, и за время второго обнуления счетчика 2 в счетчике 5 будет зафиксиро25 вано число импульсов, равное:

5 13

Импульсы от генератора 11 импульсов через второй ключ 13 поступают на вычитающий вход счетчика 5 и на первый. вход элемента ИЛИ 10. С выхо-, да последнего импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 4.Проис;ходит вычитание импульсов в четвертом 4 и пятом 5 счетчиках импульсов (фиг. Зд.е).Когда в пятом счетчике

5 импульсов возникает нулевое состояние, в счетчике 4 установится число соответствующее К2-КЗ.Сигнал с нулевого выхода счетчика 5 поступает на S-вход первого 14 и R-вход второго 15 триггеров. В последнем формируется единица и поступает на управляющий вход ключа 12 (фиг. Зд) .

Ключ 13 закрывается,так как на выходе триггера 15 установится нулевой сигнал.

При этом импульсы от генератора

11 импульсов поступают через ключ

) 2 на вычитающие входы первого и второго 2 счетчиков импульсов.

Работа первого 1 и второго 2 счетчиков происходит примерно также, как и в первом режиме. Вычитание импульсов в этих счетчиках идет с одной и той же скоростью в первом 1 втором 2 счетчиках. Но так как в пер, вом счетчике 1 зафиксировано число намного меньше,чем во втором,то за время„ когда в последнем возникает нулевое значение, счетчик 5. многократно зафиксирует нулевое значение счетчика ).

После каждого обнуления первого счетчика 1 импульсов на его выходе возникает сигнал, который проходит через формирователь ? импульсов,поступает на второй элемент ИЛИ 9 и далее на вход записи счетчика 1,где фиксируется число, соответствующее коду, записанному в счетчике З.Одновременно нулевой сигнал с выхода счетчика 1 проходит на вход суммиро" вания счетчика 5,и в нем фиксируется единица. За время, когда произойдет первое обнуление второго счетчика 2 импульсов, в пятом счетчике 5 импульс.ов будет зафиксировано количество импульсов, равное как было показа" но в первом режиме, Ki К1

К2 К2-1

К2-(К2-КЗ) = K3.

К1

К2

Однако на этом работа устройства не прекращается.Так как после обну30 После следующего обнуления счетчика 2 в счетчике 5 будет зафиксировано число импульсов, равное

К1 : К1 К1

К2 К2-1 К2-2 и т.д.

После того, как счетчик 2 будет обнулен (К2-K3) раз, в счетчике 3 установится число равное

В счетчике 4 установится нулевой сигнал, так как в начале вычитания импульсов от счетчика 2 в нем было зафиксировано число (К2-K3).

Нулевой сигнал с выхода счетчика 4 проходит через переключатель 17 на С-входы первого 14 и второго 15 . триггеров.Оба триггера обнуляются, так как на их D-входе нулевой сигнал. При этом ключ 12 закрывается.

Вычитание импульсов в первом 1

5 и втором 2 счетчиках импульсов прекращается. На этом вычисление закончено.

При величине сигнала в счетчике 3, равном К3, в счетчике 5 не фиксиру1357954

К1

КЗ+ 1

К1 К1 К1

К2 К2-1 К2-2

К1

КЗ+1

40 ются импульсы от первого счетчика, так ключ 12 закрыт. Процесс подсчета импульсов закончен последней группой импульсов, число которых равно

При этом в счетчике 5 будет зафиксировано число импульсов

=К1 (+

1 I 1 1

К2 К2 — 1 К2-2 КЗ+1

+ ... ) пропорциональное числу, заданному на первой шине 18 устройства и сумме гармонического ряда (К2 ) КЗ), которая равна

К2

КЗ

Полученное отношение отличается от числа, зафиксированного в пятом счетчике, 5 импульса, только коэффициентом К1,при помощи которого можно устанавливать полученное отношение в неперах или в децибеллах.

Так при значении этого коэффициента,кратном 4,343, отношение получается в децибеллах, при 1 — в неперах.

Формула изобретения

1. Устройство для вычисления логарифма, содержащее. генератор импульсов, выход которого соединен с входом первого ключа, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, второй и третий ключи,первый, второй и третий элементы

ИЛИ,блок индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения вычисления логарифма отношения, в него введены второй, третий, четвертый и пятый счетчики, первый и второй формирователи импульсов, первый и второй триггеры, причем выход генератора импульсов соединен с входом второго ключа, управляющие входы первого и второго ключей соединены с выходами соответственно первого и второго триггеров, выход первого ключа соединен

55 с входом вычитания второго счетчика, информационный вход которого соединен с первой входной шиной, а вход записи — с выходом первого элемента ИЛИ,первый вход которого соединен с шиной запуска и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи первого счетчика, выход второго ключа соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, причем вход первого формирователя импульсов соединен с выходом второго счетчика, а выходс вторыми входами первого и третьего элементов ИЛИ и входом вычитания третьего счетчика импульсов, выход второго формирователя импульсов соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, а вход — с выходом первого счетчика импульсов и входом суммирования пятого счетчика импульсов, информационный вход которого соединен с второй входной шиной, выход — с индикатором, нулевой выход — с S-входом первого и R âõîäoì второго триггеров,С-входы которых соединены с выходом четвертого счетчика импульсов, а D-входы — с общей шиной, вход записи пятого счетчика импульсов соединен с шиной запуска, R-входом первого и S-axopc i второго триггеров и входами записи третьего и четвертого счетчиков импульсов, выход третьего счетчика импульсов соединен с информационным входом первого счетчика импульсов, вход вычитания четвертого счетчика импульсов соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а информационный вход — с входом третьего счетчика импульсов и третьей входной шиной.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый, второй и третий переключатели, причем вход первого переключателя соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и выходом первого формирователя импульсов, первый выход — с вторым входом первого элемента ИЛИ и входом вычитания третьего счетчика импульсов, второй выход — с первым входом второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом четвертого счетчика импульсов, а выход— с С-входами первого и второго тригСоставитель А.Сазонов

Редактор А.Шандор Техред А.Кравчук

Корректор М.Максимишинец

Заказ

5999/49 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. ул. Проектная, 4

9 1357954 10 геров,причем третий переключатель шины запуска, первых входов первого включен. между точкой соединений R- и второго элементов ИЛИ и входов

S-входов соответственно первого и записи третьего, четвертого и пятого второго триггеров и точкой соединения счетчиков импульсов °