Частотно-импульсное устройство для возведения в степень
)r
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ (и) 454 552
СОЮЗ Соввтски1т
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61!) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 30.05.72 (21) 1791455/18-24 (51) М. Кл. G 06f 7/52 с присоединением заявки №
Государственный комитет
Совета Министров СССР па делам изобретений н открытий (32) Приоритет
Опубликовано 25.12.74. Бюллетень № 47
Дата опубликования описания 20.02.75 (53) УДК 681.325.5(088.8) (72) Авторы изобретения
М. А. Федоров, Л. Е. Починок и А. П. Андреев (71) Заявитель
Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. акад. С. П. Королева (54) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОИСТВО
ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ
Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может найти широкое применение в специа)тизированных вычислительных устройствах дискретного действия и электроизмерительных приборах.
Известные устройства возведения в степень, содержащие двоичные счетчики, поразрядно связанные друг с другом через группы схем
«И», счетчик степеней с ключами набора возводимой степени и логические схемы управления, характеризуются недостаточной точностью и сложностью, так как количество необходимого оборудования возрастает пропорционально величине вычисляемой степени; кроме того, некоторые известные устройства для возведения в степень характеризуются низким быстродействием и невозможностью получения непрерывных значений выходного сигнала.
Цель изобретения — повышение быстродействия и точности устройств возведения в степень.
;=)то достигается применением двух реверсивных счетчиков, выходы и входы которых поразрядно связаны через две группы схем «И», вторые входы схем «И» каждой из групп соединены с соответствующими выходами двух формирователей, входы которых подключены соответственно к выходам старших разрядов обоих реверсивных счетчиков и через схему
«ИЛИ» — к вычитающему входу счетчика степени, разрядные входы которого через схемы «И» соединены с ключами набора возводимой степени, а выход соединен с вторым входом схемы выделения периода и с одним из входов схемы управления, другие входы которой соединены с выходами второго разряда счетчика степени, а выходы через схему запрещения совпадающих импульсов соединены с суммирующими и вычитающими входами реверсивных счетчиков.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма, поясняющая работу устройства.
Устройство содержит: два реверсивных счетчика 1 и 2, поразрядно связанных друг с другом потенциально-импульсными логическими вентилями 3 и 4; схему 5 запрещения совпадающих импульсов; счетчик 6 степеней с потенциально-логическими вентилями 7; дво20 ичный делитель 8 частоты; схему 9 выделения периода; умножитель 10 частоты; схему 11 управления; формирователи 12 и 13 импульсов.
Схема 11 управления содержит триггеры 14 и
15 и вентили 16 — 24.
25 Предлагаемое устройство выполняет операцию возведения частоты входной последовательности импульсов в и степень. Реверсивные счетчики 1 и 2 импульсов используются в качестве управляемых делителей входной часто30 ты F (1), а счетчик 6 предназначен для под454552 счета числа импульсов, па единицу меньшего возводимой степени.
Двоичный делитель 8 частоты предназначен для деления частоты входной последовательности импульсов F (t) в целое число а раз. Схема 9 выделения периода служит для выдачи импульса, длительность которого равна nepuoF ду последовательностиF = —, поступающей а с делителя 8. Умножитель 10 частоты предназначен для умножения входной частоты в целое число b раз. Схема 11 управления предназначена для управления счетом реверсивных счетчиков 1 и 2 и запрещения счета того счетчика, который выполнял возведение частоты входной последовательности импульсов в (и — 1) степень.
Схема 5 запрещения совпадающих импульсов служит для уменьшения количества подсчитываемых импульсов, поступающих на суммирующие и вычитающие входы реверсивных счетчиков 1 и 2, на число совпадающих импульсов. Формирователи импульсов предназначены для формирования коротких импульсов от заднего фронта каждого выходного импульса реверсивного счетчика.
Рассмотрим работу устройства с момента включения. B этот момент перепад напряжения устанавливает триггер 14 в открытое состояние; вентиль 16 при этом открыт. Первый импульс входной частоты F проходит через открытый вентиль 16 и передним фронтом устанавливает счетчики 1 и 2 в «отрицательное — единое состояние» (во всех ячейках записаны единицы), а счетчик 6 — в состояние
«О», При этом на выходе счетчика б степеней появляется первый импульс, который открывает схему 9 выделения периода, устанавливает триггер 15 в состояние «1», открывает вентили
16, 17, 19 — 21 и закрывает вентиль 18. Вентиль 16 закрывается задним фронтом первого, поступающего в устройство импульса входной частоты. В дальнейшем следующие импульсы оставляют триггер 14 в таком состоянии, при котором вентиль 16 закрыт. Через открытый вентиль 19 на суммирующий вход счетчика 1 поступают импульсы с частотой Р0 в течение
F( одного периода частоты F, = —. В это время а на суммирующий вход счетчика 2 через открытый вентиль 17 поступают импульсы с частотой Е0 в течение длительности импульса триггера 15.
Количество импульсов, поступающих на суммирующий вход счетчика 1, будет равно
N,=а F, T,. (1)
На вычитающие входы счетчиков 1 и 2 с умножителя 10 частоты поступают импульсы с частотой
F,=b I, (2) где b — коэффициент умножения.
Длительность импульса триггера 15 определяется временем прихода выходного импульса счетчиков 1 илн 2, означающим их переход из нулевого состояния в «отрицательное — единое». Длительность первого импульса тц, триггера 15 можно определить из условия равенства чисел импульсов, поступающих за время ц, на суммирующий и вычитающий входы счетчика 1:
, = — а 0Т, =- F р. (3) Отсюда а Т О
F3 и, учитывая что з — Fii: т, Ь Fs b F, (4) получим
20 (5) с 7: — F T .
Таким образом, на суммирующий вход счетчика 2 и за время тц, поступит число импуль25 сов, равное
N3 — F0 — U — — (FQ Т,)*. (6) : Fa 55 где тд — — ° Fo Т, а и з Т> 1 b б Fz 60 Второй выходной импульс со счетчика 2 установит передним фронтом триггер 15 вновь в состояние «1». При этом вентиль 18 закрыт, а вентиль 17 — открыт. Задним фронтом второй импульс через формирователь 13 импул.*65 са перенесет число, накопленное в счетчике 1 Первый выходной импульс счетчика 1 передним фронтом установит триггер 15 в состояние «О»; при этом вентиль 18 открыт, а вентиль 17 — закрыт. Через формирователь 12 импульса задним фронтом этот импульс»еренесет число iV> в счетчик 1. На счетчик степеней при этом поступит один импульс. После прихода триггера 15 в состояние «О» на суммирующий вход счетчика 1 поступят через открытый вентиль 18 импульсы с частотой Р0 в течение времени тц, триггера 15, а на сумми4о рующий вход счетчика 2 в это время импульсы с частотой Р0 не поступают, так как вентиль 17 закрыт. На вычитающие входы обоих счетчиков продолжают поступать импульсы с частотой Г,=b F,. Длительность второго им45 пульса триггера 15 определяется временем счетчика 2 из «нулевого» состояния в «отрицательное — единое». Ее можно определить из условия равенства чисел импульсов, поступающих за время тц, на суммирующий и вычи50 тающий входы счетчика 2: 454552 за время т2, с счетчика 2. Это число определится зависимостью: (8) N, =F, -., == — (F, T,) . а — л Т,„, =, Fo -TI. ьл (9) Переходя к частотной форме представления зависимости (9), получим bn — 1 Fz— (10) рЛ 1 рл — 1 Учитывая, что л — 1 К = . „, = const, а можно записать F =К F," (11) Из соотношения (11) следует, что предлагаемое устройство реализует операцию возведения в а-ю степень. Для того чтооы с начала цикла не устанавливать в «отрицательное — единое» состояние счетчик, который выполнил операцию возведеВ счетчик степеней при этом поступит два импульса. Работа устройства продолжается до тех пор. пока в счетчике степеней, записанное ранее число, равное номеру возводимой степени и, не уменьшится до «О». При этом на выходе устройства появляется второй отсчетный импульс, а триггер 15 устанавливается в состояние «1» нлн остается в состоянии «1», если он был установлен раньше.,После этого начинается новый цикл формирования нового перпода выходной последовательности импульсов. Выходной период определится из выражения: нпя в (n — 1)-ю степень, со второго триггера младшего разряда в момент, когда в счетчпкс остается записано только «1», поступает запрещающ:гй потенциал на формирователь импульсов и вентили 16, 22 — 24. Из вентилей 23, 24 закроется тот, на который подан в то время рзарешающий потенциал с триггера 15. Предмет изобретения Частотно-импульсчое устройство для возведения в степень, содержащее двочный делитель, выход которого соединен с первым входом схемы выделения периода, выход которой соединен с первым входом схемы управления, а второй в. од — с выходом умножптеля. вход которого соединен со входом двоичного делителя и источником входной частоты. два реверсивных счетчика, счетчик степени. схему 20 запрещения совпадающих импульсов н схемы «И» и «ИЛИ», отл и ч а ю ще е ся тем, что, с целью повышения быстродейсгвня и точности возведения в степень, выходы и входы обоих реверспвных счетчиков поразрядно связаны 25 через дье группы схем «И», вторые входы схем «И» каждоп группы соединены с соответствующими выходамн двуx формирователей, входы которых подключены соответственно к выходам старших разрядов обоих реверспвных 30 счетчиков и через схему «ИЛИ» — к вычитающему входу счетчика степени, разрядные входы которого через схемы «ИЛИ» соединены = ключами наоора возводпмой степени, а выход соединен со вторым входом схемы выделения 35 периода и с одним I13 входов схемы управления, другие входы которой соединены с выходами второго разряда счетчика степени, а выходы через схему запрещения совпадающих импульсов соединены с суммирующими и вы40 читающими входамн реверспвных счетчиков. 454552 uZ7 76 "— г.= ! г ! 1.! 1 !. 1 г, ш шш ш шиш ш ш ш ш.,ш ш ш ш .ш ш ш ..ш шш ш 7-, RliiilllHIIIIIIØØàØIIIJIIØiJØØØØJI!IØIJIIJØØlIØØØLlJJIIIJJJJIIJJIèØJIJililiØØIJ 72 ... !!!ИШШШ!Шй .IJLIll l JJIJJILJlllliIIJJIII!JJJJIJIIJIIlld г 1 г г — ч г. ц ШШШШ .. ШШ!ШШШЗШШ! !!ЙЙШ! ШЯ ! . I. ! Составитель А. Войников Текред Т. Миронова Редактор A. Батыгин Корректор В Кочкарева Типография, lip. Сапунова, 2 Заказ 24078 Изд. № 233 Тираж 624 Подписное Ц11И11ПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
