SU454552A1 - Частотно-импульсное устройство дл возведени в степень - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной и измерительной технике и может найти широкое применение в специализированных вычислительных устройствах дискретного действи  и электроизмерительных приборах.

Известные устройства возведени  в степень, содержащие двоичные счетчики, поразр дно св занные друг с другом через группы схем «И, счетчик степеней с ключами набора возводимой степени и логические схемы управлени , характеризуютс  недостаточной точностью и сложностью, так как количество необходимого оборудовани  возрастает пропорционально величине вычисл емой степени; кроме того, некоторые известные устройства дл  возчедени  в степень характеризуютс  низким быстродействием и невозможностью нолучени  непрерывных значений выходного сигнала.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности устройств возведени  в степень .

Это достигаетс  применением двух реверсивных счетчиков, выходы и входы которых поразр дно св заны 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 разр дов обоих реверсивных счетчиков и через схему «ИЛИ - к вычитающему входу счетчика степени , разр дные входы которого через схемы «И соединены с ключами набора возводимой степени, а выход соединен с вторым входом схемы выделенн  периода и с одним из

входов схемы управлени , другие входы которой соединены с выходами второго разр да счетчика степени, а выходы через схему запрещени  совпадающих импульсов соединены с суммирующими и вычитающими входами реверсивных счетчиков.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временна  диаграмма , по сн юща  работу устройства. Устройство содержит: два реверсивных

счетчика 1 и 2, поразр дно св занных друг с другом потенциально-импульсными логическими вентил ми 3 и 4; схему 5 запрещени  совпадающих импульсов; счетчик 6 степеней с потенциально-логическими вентил ми 7; двоичный делитель 8 частоты; схему 9 выделени  периода; умножитель 10 частоты; схему 11 управлени ; формирователи 12 и 3 импульсов. Схема 11 управлени  содержит триггеры 14 и 15 и вентили 16-24.

Предлагаемое устройство выполн ет операцию возведени  частоты входной последовательности импульсов в п степень. Реверсивные счетчики 1 и 2 импульсов используютс  в качестве управл емых делителей входной частоты /(/), а счетчик 6 предназначен дл  подсчета числа импульсов, на единицу меньшего возводимой степени. Двоичный делитель 8 частоты предназначен дл  делени  частоты входной последовательности импульсов Fi(t) в целое число а раз. Схема 9 выделени  периода служит дл  выдачи импульса, длительность которого равна периоду последовательности Tj -i-, поступающей С делител  8. Умножитель 10 частоты предназначен дл  умножени  входной частоты в целое число b раз. Схема 11 управлени  предназначена дл  управлени  счетом реверсивных счетчиков 1 и 2 и запрещени  счета того счетчика , который выполн л возведение частоты входной последовательности импульсов в («-1) степень. Схема 5 запрещени  совпадающих импульсов служит дл  уменьщени  количества подсчитываемых импульсов, поступающих на суммирующие и вычитающие входы реверсивпых счетчиков 1 и 2, на число совпадающих импульсов . Формирователи импульсов предназначены дл  формировани  коротких импульсов от заднего фронта каждого выходного импульса реверсивного счетчика. Рассмотрим работу устройства с момента включени . В этот момент перепад напр жени  устанавливает триггер 14 в открытое состо ние; вентиль 16 при этом открыт. Первый импульс входной частоты FI нроходит через открытый вентиль 16 и передним фронтом устанавливает счетчнки 1 и 2 в «отрицательное - единое состо ние (во всех  чейках записаны единицы), а счетчик 6 - в состо ние «О. При этом на выходе счетчика 6 степеней по вл етс  нервый импульс, который открывает схему 9 выделени  периода, устанавливает триггер 15 в состо ние «1, открывает вентили 16, 17, 19-i21 и закрывает вентиль 18. Вентиль 16 закрываетс  задним фронтом первого, поступающего в устройство импульса входной частоты. В дальнейшем следующие импульсы оставл ют триггер 14 в таком состо нии, при котором вентиль 16 закрыт. Через открытый вентиль 19 на суммирующий вход счетчика 1 поступают импульсы с частотой FO в течение Р одного периода частоты F, -. В это врем  на суммирующий вход счетчика 2 через открытый вентиль 17 поступают импульсы с частотой FO в течение длительности импульса триггера 15. Количество импульсов, поступающих на суммирующий вход счетчика 1, будет равно N, a.F,.T,.(1) На вычитающие входы счетчиков 1 и 2 с умножител  10 частоты поступают импульсы с частотой ,(2) где b - коэффициент умножени . Длительность импульса триггера 15 определ етс  временем прихода выходного импульса счетчиков 1 или 2, означающим их переход из нулевого состо ни  в «отрицательное - единое . Длительность первого импульса ту триггера 15 можно определить из услови  равенства чисел импульсов, поступающих за врем  Tf/i па суммирующий и вычитающий входы счетчика 1: N,.F,T,--F..,. Отсюда -,; «-Л-4 и, учитыва  что P,b-F, получим Таким образом, на суммирующий вход счетчика 2 и за врем  т г/, поступит число импульсов , равное N, F, ( F.T,). Первый выходной импульс счетчика 1 передним фронтом установит триггер 15 в состо ние при этом вентиль 18 открыт, а вентиль 17 - закрыт. Через формирователь 12 импульса задним фронтом этот импульс перенесет число NZ в счетчик 1. Па счетчик степеней при этом поступит один импульс. После прихода триггера 15 в состо ние «О на суммирующий вход счетчика 1 поступ т через открытый вентиль 18 импульсы с частотой FQ в течение времени ту триггера 15, а на суммирующий вход счетчика 2 в это врем  импульсы с частотой FO не поступают, так как вентиль 17 закрыт. На вычитающие входы обоих счетчиков продолжают поступать импульсы с частотой . Длительность второго импульса триггера 15 определ етс  временем счетчика 2 из «нулевого состо ни  в «отрицательное- единое. Ее можно определить из услови  равенства чисел импульсов, поступающих за врем  т:и, на суммирующий и вычитающий входы счетчика 2: 7V, - Л , f (F, Т,Г F, (-. + .; . Рг-,, а pZ у.3. 7-1 ь Второй выходной импульс со счетчика 2 становит передним фронтом триггер 15 вновь в состо ние «1. При этом вентиль 18 закрыт, а вентиль 17 - открыт. Задним фронтом втоой импульс через формирователь 13 импульа перенесет число, накопленное в счетчике 1 за врем  Т2, с счетчика 2. Это число определитс  зависимостью: Л 5--Ро--.-(/,-Л)в счетчнк степенен при этом поступит два импульса. Работа устройства продолжаетс  до тех пор, пока в счетчике степепей, записанное ранее число, равное померу возводимой степени ;г. не уменьшитс  до «О. При этом на выходе устройства по вл етс  второй отсчетный импульс , а триггер 15 устанавливаетс  в состо ние «1 или остаетс  в состо нии «1, если он был установлен раньше. После этого начинаетс  новый цикл формировани  нового периода выходной последовательности импульсов. Выходной период определитс  из выражени : dг- П-I вых --ТНГГ IПереход  к частотной форме представлени  зависимости (9), получим f,n-lрП р -- 1-ПО) Учитыва , что -у г const, можно записать F, K-F, Из соотношени  (11) следует, что предлагаемое устройство реализует операцию возведени  в п-ю степень. Дл  того чтобы с начала цикла не устанавливать в «отрицательное - единое состо ние счетчик, который выполнил операцию возведени  в (п-1)-ю степень, со второго триггера младшего разр да в мо.мент, когда в счетчике остаетс  записано только «1, поступает запрещаюндий потенциал на формирователь ш;пульсов и вентили 16, 22-24. Пз вентилей 23, 24 закроетс  тот, на который подан в то врем  рзарешающий потенциал с триггера 15. Предмет изобретепи  Частотно-импульсное устройство дл  возведени  в степень, содержащее двочный делитель , выход которого соединен с первым входом схемы выделени  периода, выход которой соединен с первым входом схемы управленп , а второй вход - с выходом ум1южител . вход которого соединен со входом двоичного делител  и источником входной частоты, два реверсивных счетчика, счетчик степени, схему запреш:ени  совпадающих импульсов и схемы «Р1 и «ПЛИ, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности возведени  в стенень, выходы и входы обоих реверсивных счетчиков поразр дно св заны через две группы схе:м «И, вторые входы с.хем «И каждой группы соединены с соответствующими выходами двух формирователей, входы которых подключены соответственно к выходам старших разр дов обоих реверсивных счетчиков и через схему «ПЛИ - к вычитающему входу счетчика степенп. разр дные входы которого через схемы «ПЛП соединены с ключами набора возводимой степени, а выход соединеи со вторым входом схемы выделени  периода и с одним из входов схемы управлени , другие в.ходы которой соединены с выходами второго разр да счетчика степени, а выходы через схему запрещени  совпадающих импульсов соединены с су.ммирующими и вычитающими входами реверсивных счетчиков.

16

JL JLJL.JI 1 I I IJL.

Ш IlL III 111 III III Ill 111 III III III III III III Jii Ж

3

Ш1ЦШЖ шшшш11ШЦ111111111111111111111111111 1111111111111111111111 111111111111111111111111П 1т1111111

fb

....ЖиШШ1ШШ1|lll lll llllllllllll llllllll|llll IJJIIilllllllii

т 2

i

илшишiiiiuiiRiUMimiui.

13

L J.,L , , 1

в

L-

f.

Рщл

..iI