Квадратор

Квадратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Я",Ч

Союз Советских

Социалистймвских

Республик

<1, 674015

К АЭТОРСКРМУ СВИДЮТЮЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлеио 01.03.77(21) 2458g67/1824 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опублнковаио15,07.79.Бюллетень % 26

Дата опубликования описания 18. 07. 7Q (51> М. Кл

9 06 F 7/38

ГааудаРатв8миьй хамщт

СССР в,ааим язебрвтенхй

II DTKPMTIIN (53) УДК 681.325 (088. 8) О, Р. Савин, A. А. Сорокин, М. П. Лунейко, В. H. Доля и А. М. Жила (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КВАДРАТОР

Устройство относится к области вычислительной техники и может быть использо вано в устройствах ввода и вывода информации UBN, в системах программного управления и автоматического регулирования, в частности может быть использовано в системах первичной обработки информации, выводимой из масс-спектрометров, а также прн аВтоматическом управлении магнитным полем масс-спехтрометра.

Известны устройства для пересчета ивозведения в квадрат импульсных сигналов, содержащие и - разрядный счетчик импульсов, 2д - разрядный сумматор, линии задержки и вентили, выполненные на импульсно-потенциальных схемах.

Эти устройства обладают низким быстродействием и ограниченными функциональными возможностями. Низкое быстродействие их связано с применением сумма торов, в которых запоминание единиц пере носа можду разрядами выполняется с hoмощью линий задержки или на триггерах запоминания переноса. Ограниченность функциональных возможностей заключена в отсутствии возможности реверсивно из» менять значение функции иа выходе устройства, что особенно важно для систем автоматического управлеиия и регулирования.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является квадратор, содержащий основной а -раз рядный счетчик, суммирующее 2о -разрядное устройство, п блоков формирования суммы н переноса, состоящих, начн ная со второго блока, из двух групп элементов И, но трн в каждой группе, трех елементов ИЛИ, дополнительного влемента ИЛИ во втором блоке, приетом в каж дом -ом, начиная со второго, блока формирования суммы и переноса первые входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого елемеитов Исоединены соответственно с единичным и нулевым выходами триггера 3 -го разряда.

A -разрядного счетчика, вторые входы второго, четвертого, третьего и шестого т ,.зф в фзврийрстттт ттстй » ввв !о*.т т ..; " *то в по --:, ., «ъ@утззт» ив .. "..- ee,,, -„«.. о ° .,:« .:,. и у

67401 1

3 элементов И соединены соответственно с ейиничным и нулевым выходами триггера (1

< +1 )-го разряда суммирующего 2п-разрядногр устройства, выходы первого ипятого алементов И связаны с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы второго, третьего, четвертого и шестого алементов

И соединены со входами третьего элемента ИЛИ, выход которого связан со счетным входом триггера (i +1)-го paw ряда суммирующего 2п - разрядного устройства, выходы перврго и второго алементов ИЛИ второго блока формирования суммы и переноса соединены с входами дополнительного элемента ИЛИ, выход перФ вого алемента ИЛИ каждого (t -1)-ro

Разряда соединен с вторым входом первого элемента И и с третьими входами четвертого и шестого алементов И каждого

i -го разряда, а выход второго элемента

ИЛИ (1 -1)-го разряда соейинен с вторым входом пятого элемента И и с третьими входами второго и третьего алементов И каждого 3 -го разряда.

Однако рассматриваемое устройство ограничено в функйиональных воэможностях, поскольку оно не может реверсивно изменять значение функции на выходе устройства. Наличие такой воэможности особенно важно йля систем автоматического управления и регулирования.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет реверсивного изменения значения выходной функции.

Указанная цель достигается- тем, что в квадратор введен блок управления, состоящий иэ управляющего триггера, шести элементов И, двух элементов И НЕ, элемента ИЛИ и элемента задержки, основной

A -разрядный счетчик выполнен реверсив ным, суммирующее 2 А азрядное устройство состоит из (и т1 -орвзтпрввн«сто параллельного сумматора со сквозным переносом, выход которого через соединитель ный элемент ИЛИ подключен к входу реверсивного (й -1)-разрядного счетчика, первые входы первого и второго элементов И блока управления соединены соответственно с"входными шинами сложения из "выоч«й"гантия, вторые входы йодключены к выходам первою и второго элементов

И НЕ блока, входы которых соединены соответственно с единичными и йулевыми вы» ходами триггеров разрядов и -разрядного счеФчИка, выходы первого и второго элементов И блока управления связаны соо ветствеиио с единичным и нулевым-входами управляюи1его триггера и с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента запержкн блока, единичный выход управляющего. триггера соейинен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, а нулевой выход - с первыми входами пятого и шестого элементов И блока управления, вторые входы третьего и пятоГО: элементов И блока управления связаны с вых одом дополни тельного элемента И ЛИ блока формирования суммы и переноса второго разряда и с суммирующим входом . суммирующего 2 и -разрядного устройства, выходы третьего и пятого элементов И блока управления соединены соответственно с суммирующим и вьтчитающим входами основного r3 -paapaneoro счетчика, вторые входы четвертого и шестого элементов И блока управления связаны с выходом первого алемента ИЛИ блока формирования суммы и переноса П -го разряда, выходы шестого и четвертого элементов И блока управления соединены соответственно с. вычнтаюшим и через соединительный але.мент ИЛИ с суммирующим входами (И-1)разрядного счетчика суммирующего 2п— разрядного устройства, блок формирования суммы и переноса первого разряда выполнен на семи элементах И и трех алементах РЛИ, причем первые входы первого, второго и третьего алементов И соединены с выходом элемента задержки блока управления, вторые входы первого и второго элементов И. соединены с .единичным, а третьего элемента И - с нулевым выходами триггера первого разряда основиого A «разрядного счетчика, третьи входы первого и второго элементов И соединены, 4р соответственно с единичным и нулевым выходами триггера второго разряда сум мируюшего 2 и -разрядного устройства, выход первого элемента И соединен с первыми входами четвертого и пятого эле4 ментов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно„первр го и второго элементов ИЛИ, выход второго элемента И соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, $Q выходы которых связаны со вторыми sxoдами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, выход третьего элемента

H связан с третьим входом второго элемента ИЛИ, входы третьего элемента ИЛИ

55 подключены к выходам первого и второг алементов И, а выход -через элемент ИЛИ к счетному входу триггера второго разряда суммирующего 2 A -разрядного yer» ройства, вторые входы четвертого, седь674015

Р после чего имп-„льс поступает иа пересчет в и -разрядный счетчик 1 и добавляет един-1о нину в суммирующее 2п -разрядное

: устройство 2.

В исходном состоянии и «разряаный счетчик 1 и суммирующее 2п -разрядное устройство 2 находятся s нулевом положении, при этом с нулевых выходов всех триггеров счетчика 1 подаются по» ложительные потенциалы на все входы логического элемента И-НЕ 14 блока уп рввления. Нв выходе И-HE 14 формирует» ся нулевой запрещающий потенциал, socтупаюший нв вход И 8 блока управления.

Следовательно, при нулевом состоянии реверсивного п -разрядного счетчика 1 невозможно поступление нв вход устройства импульсов, следующих по шине вы25 читання. Тогда при поступлении импульса по шине сложения оч нроходит через элемент И 7 (на ее входе присутствует раэрешвюшнй лоложнтельный потенциал) и постулает далее нв единнчнйй установочный вход управлякщего триггера 6 н ус твнввливвет его в единичное состояние, при этом с единичного выхода триггера

6 положительный разрешающий потенциал поступает на первые входы элементов И

:9, 10 блока уйравления, элементов И 21, 24 блока формирования суммы и нервно- ° са первого разряда элементов И 35; 38 блоков остальных разрядов, а звпрешаю .

40шнй нулевой потенциал птупаетнапе вые входы элементов И 11, 12 блока управления, элементов И 22, 23 блока формирования суммы и переноса первого- раз.ряда, элементов И 36, 37 блоков всех

45 ост ьных разрядов

С выхода элементов И 7 блока упраа пения импульс поступает также через элемент ИЛИ 15 на вход эл4Ыента задержки 16 (величина времени элемента задержки

50 16 равна времени пер бр а у ра го триггера 6 из одного состояния в друхое). С выхода элемента 16 импульс so ступает на входы элементов И 18 20. блока формирования суммы и переноса

55 первого разряда. Поскольку триггер первого разряда счетчика 1 нахоантси в нулевом состоянии, то импульс проходит: через элемент И 20 (нв его входе при»

5 мого, пятого и шестого элементов И сое» динены соответственно с единичным и нулевым выходам управляющего триггера, каждый блок формирования суммы и переноса, начиная со второго, содержит седь мой, восьмой, девятый н десятый элементы И, четвертый, пятый элементы ИЛИ, причем входы четвертого элемента ИЛИ соединены с выходами второго и четвертого элементов И, а входы питого элеме та ИЛИ с выходами третьего и шесто

ro элементов И, выход четвертого элемента ИЛИ связан с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, à выход пятого элемента ИЛИ с первыми. входами девятого и десятого элементов И, вторые входы седьмого, десятого элементов

И соединены с единичным, а восьмого, девятого элементов И - с нулевым выходами управляющего триггера, выходы седь мого и девятого элементов И связаны со вторым и третьим иходами первого элемента ИЛИ, а выходы восьмого н десятого элементов И - co вторым н третьим входами второго элемента ИЛИ.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого кввдратора.

Квадратор содержит основной h -разрядный счетчик 1, выполненный реверсив- ным, суммирующее 2 и -разрядное уст ройство 2, состоящее иэ (о+1} разрядного параллельного сумматора 3 со сквозным переносом и реверсивного (n 1) разрядного счетчика 4, соединенных между собой соединительным элементом ИЛИ

5, блок управления, состоящий из управля юшего триггера 6, элементов И 7-12, элементов И"НЕ 13, 14, элемента ИЛИ

15 и элемента задержки 16, и блоков формирования суммы и переноса, первый разряд 17 которого состоит ss элеменros И 18-24, элементов HEIM 25-27, второй и все последующие разряды 28 состоят из элементов И 29-38, элеменros ИЛИ 39 43, дополнительного элемента ИЛИ 44 во втором разряде.

Работа предлагаемого устройства основана на реализации известного алгебраического соотношения (аи) о 2m+ 3 где (a+1} =й разность между количеством импульсов, поступающих на вход yctройства по шинам сложения и вычитания.

Согласно реализуемой зависимости каждый импульс, поступающий по шине сло.6 жения (вычитания) на вход реверсивного счетчика 1, прибавляет (вычитает) к ра» нее записанному в суммирующем устройстве 2 числу предыдушее значение числа в счетчике 1, увеличенное в два раза эа счет соединейия разрядов счетчика 1 и ус ройства 2 со сдвигом вправо на один разряд, 674015 сутствует разрешаюший положительный потенциал) и через элемент ИЛИ 26 поступает на входы элементов И ЗО, 31 и

33 блока формирования суммы и переноса второго разряда.

Поскольку все трит геры и 6 -paapstnного счетчика.1 и суммирующего 2п-Разрядного устройства 2 находятся в нулевых состояниях, то во всех разрядах блока формирования суммы и переноса импульс проходит через элемент И 33, ИЛИ 40, не изменяя состояния:суммирующего 2празрядного устройства 2.

С выходе элемента ИЛИ 40 блока формирования суммы и переноса второго разряда импульс через дополнительный элемент ИЛИ 44 поступает на входы элементов И 9, 11 блока управления и на суммирующий иход суммирующего 2и - разрядного устройства 2.

Так как на входе элемента И 9 блока управления присутствует разрешающий положительный потенциал, то имп пьс поступает на суммирующий вход счетчика 1.

Этой операцией добавляется "1" и в счетчик 1 и в устройство 2.

Поскопьиу в исходном состоянии счет. чик 1 и устройство 2 находятся в нулевом положении, то в итоге в них запйсы. вается число «1» (0... 001), т.е. 12=1.

При поступлении по шине сложения следующего имцульса он проходит через элементы И 7, ИЛИ 15, элемент задерж .«и 16 и поступает на входы элементов

И 18-20 блока формирования суммы и переноса первого разряда. Так как в первом разряде счетчика 1 записывается

" 1, а триггер второго разряда устройства 2 находится в нулевом состоянии, то положительный разрешающий потенциал присутствует на элементе И 19 блока формирования суммы и переноса первого разряда. Импульс с выхода элемента задержки 16 проходит через элемент И 19 и через элемент ИЛИ 27 поступает на счетный вход триггера второго разряда суммирующего 2н -разрядного устройства 2, и устанавливает его и единичное состояние. Одновременно имцуньс поступает на входы элементов И 23, 24 блока формирования суммы н переноса первого разряда и, поскольку на входе элемента И 24 присутствует .положительный разрешающий потенциал, поступает черезэлементы И 24 и ИЛИ 26 на входы элементов И 30, 31 и 33 блока формирования суммы и переноса второго разряда.

Пос.кольку все тригреры, начиная со второго разряда, счетчика 1, и, начиная с третьего разряда, устройства 2 находятся в нулевых состояниях, то импульс во всех разрядах, начиная со второго, блоков формирования суммы и переноса проходит через элементы И 33 к ИЛИ 40, не изменяя состояния триггеров последующих разрядов устройства 2, при этом с выхода элемента ИЛИ 40 второго разряда блока формирования суммы н переноса им о пульса проходи через дополнительный .элемент ИЛИ 44 и поступает на суммирующие входы счетчика 1 и устройства 2., В результате в счетчике 1 записывается число "2 (0....0010), а в устройстве

15 2 - число 4 (О.. . 0100), т. е. 2=4.

При поступлении на шину сложения сле» дующих импульсов в счетчике 1 фиксиру ется их количество, а в устройстве 2квадрат числа импульсов, записанных и

2э с чет чике 1.

Во избежание сброса в ноль счетчика

1 при его переполнении на все. входы элементов И-НЕ 13 при заполнении счетчика l поступают положительные потенциалы, при этом. на выходе элемента И НЕ

13 формируется нулевой запрешаюший потенциал, который подается на вход элемента И 7 блока управления, препятствуя дальнейшему поступлению импульсов на вход устройства по шине сложения.

При йоступлении на вход устройства импульсов по шине вычитания импульс проходит через элемент И 8, поступает на нулевой установочный вход триггера

ç5 6 и одновременно через элемент ИЛИ 15на вход элемента задержки 16. Триггер

6 устанавливается в нулевое состояние, при этом с единичного выхода триггера

6 нулевой запрещающий потенциал посту

4О пает на входы элементов И 9, 10 блока . управления, на входы элементов И 21, 24 блока формирования суммы и переноса первого разряда и на входы элементов И

35, 38 блоков формирования суммы и

4> переноса всех остальных разрядов, Положительный разрешаюший потенциал поступает на входы элементов И 11, 12 блока управления и одновременно на входы элементов И 22, 23 блока формирования суммы и переноса первого разряда и на входы элементов И 36, 37 блоков формирования суммы и переноса всех остальных разрядов.

Пусть, например, при поступлении импульса по шине вычитания в счетчике 1 записывается число 2 (О... 0010), а в устройстве 2 - соответственно квадрат этого числц т.е. 4 (0...0100). Входной

674015

1О

25

З5 ды первого и второт о элементов ИЛИ второго блока. формирования суммы и переноса соединены с входами дополнительного але> 45

55

9 импульс, пройдя через элементы И 8, ИЛИ 15 н элемент задержки 16, поступает на -входы элементов И 18-20 блока формирования суммы и переноса первого разряда. Так как триггер первого разряда счетчика 1 находится в нулевом состоянии, то имцульс проходит через элемент И 20(на его входе находится положительный разрешаюший потенциал) и через алемент ИЛИ 26 поступает на входы алементсв И 30, 31 и ЗЗ блока формирования суммы и переноса второго разряда.

Так как триггеры второго разряда счетчика 1 и третьего разряда устройства 2 находятся в единичном состоянии, то импульс проходит через элементы И

30 (на его входе находится положительный разрешающий потенциал) и через элемент ИЛИ 41 поступает на счетный. вход триггера третьего разряда устройства 2 и сбрасывает его в ноль. Одновременно импульс проходит через еаемент ИЛИ 42 и поступает на входы эле ментов И 35, 36. Поскольку на входе элемента И 36 присутствует положительный разрешающий потенциал, то импульс, пройдя через элементы И 36 и ИЛИ 40, поступает на входы элементов И 30, 31 и 33 блока формирования суммй и пере . носа следующего разряда Так как в ос тальных разрядах счетчика 1 и устройст ва 2 триггеры находятся в нулевых состояниях, то во всех последующих разрядах блоков формирования суммы и переноса импульс проходит через элементы

И 33 и ИЛИ 40, не изменяя состояния триггеров следующих разрядов в устройстве 2.

Во втором разряде блока формирова- ния суммы и переноса импульс с выхода элемента ИЛИ 40 поступает через cite мент }1ЛИ 44 на суммирующий вход уст ройства 2 и на вычитающий вход счетчика 1, в результате в счетчике 1 и уст- ройстве 2 запишется число 1" {0...001) т.е. l =1.

Таким образом можно реверсивно менять значение функции на выходе устрой ства во всем диапазоне его работы.

Использование предлагаемого устройства в схемах ввода и вывода информации 183M, в системах программного уп»» равления и автоматического регулирова ния повышает эффективность их работы.

Использование устройства в системах первичной обработки информации, выво димой из масс-спектрометров, и автоматического управления магнитным полеммасс-спектрометров автоматизирует работу масс-спектрометров н, следовательно, повышает эффективность нх рвоты.

Формула изобретения

Квадратор, содержаший основной п-разрядный счетчик, суммируюшее 2 аразрядное устройство, а -блоков формирования суммы н переноса, состояших, начиная со второго блока, нх двух групп элементов И, по трн в каждой группе, трех элементов ИЛИ, дополнительного элемента ИЛИ во втором блоке, при этом в каждом 4 -ом, начиная со второго, блоке формирования суммы и переноса первые входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого н шестого элементов

И соединены соответственно с единичным

1 и нулевым выходами триггера 4-го разряда тт - разрядного счетчика, вторые входы второго, четвертого, третьего и шестого элементов И соединены соответственно с единичным и нулевым выходами триггера{ t +1) го разряда суммируюшего 2îразрядного устройства, выходы первого и пятого элементов И связаны с первы ми входами соответственно первого и второго алементов ИЛИ. выходы второго, зо третьего, четвертого и шестого элементов

И соединены с входами третьего алемента

ИЛИ, выход которого связан с счетным входом триггера (i+1 }-го разряда суммируюпиго 20- разрядного устройства, выхомента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ каждого (1 -1}-го разряда соединен с вто4р рым входом первого элемента И и с третьими входами четвертого и шестого элементов

И .каждого 4 -го разряда, а выход второ го элемента ИЛИ (f -1)-го разряда соединен с вторым входом пятого элемента И и с третьими входами второго и третьего элементов И каждого 1.-го разряда, о т л а ч а ю ш и и ся тем, что, с целью расширения функциональных возможнос тей за счет реверсивного изменения значения выходной функции, в квадратор введен блок управления, состояший нз управляюшего триггера, шести алементов И, двух элементов И-НЕ, элемента ИЛИ и элемента задержки, основной 1 1 - разрядный счетчик выполнен реверсивным, суммнруюшее

2 1т -разрядное устройство состоит из (О +1)-разрядного параллельного сумматора со сквозным переносом, выход которого через соединительный элемент ИЛИ

674015 подключен к входу реверсивного (и -1)разрядного счетчика, первые входы первого и второго элементов И блока управления соединены соответственно с входными ши:нами сложения и вычитания, вторые входы подключены к вьйсодам первого н второго элементов И-ЦБ блока, входы которых соединены соответственно с единичными и иулевымя выходами триггеров разрядов и -разрядного счетчика, выходы первого и второго элементов И блока управления связаны соответственно с единичным и нулевым входами управляюшего триггера и с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выХюд которого соединен с входом элемен-. та задержки блока, единичный выход управляющего триггера соединен с первыми. входами третьего и четвертого алементов

И, а нулевой выход - с первыми входами пятого и шестого элементов И блока ун равления, вторые входы третьего и пятоге элементов И блока управления связаны с выходом дополнительного элемента ИЛИ блока формирования суммы и переноса второго разряда и с суммирующим входом суммирующего 2 r3 разрядного устройст ва, выходы третьего и пятого элементов

И блока управления соединены соответственно с суммиррощу&л и вычитаюшим вхо». дами основного а разрядного счетчика, вторые входы четвертого и шестого элементов И блока управления связаны с Bblходом первого элемента ИЛИ блоке фор. мирования суммы и переноса q -го разряда, выходы шестого и четвертого элементов И блока управления соединены соответственно с вычитаюшим и через соединительный элемент ИЛИ с суммирующим входами (n -1)-разрядного счетчика суммйруюшего 2 и «разрядиого устройства, 6 ок формирования суммы и переноса первого разряда выполнен на семи алементах

И и трех элементах ИЛИ, причем первые жопы первого, второго и третьего элементов И соединены с выходом элемента задержки блока управления, вторые входы первого и второго элементов И соединены с единичным, а третьего элемента И - с нулевым выходами триггера первого разряда основного и -разрядного счетчика, третьи входы первого и второго элементов И соединены соответственно с единичным и нулевыМ выходами три гера второго разряда суммирующего 2п разрядного устройства, выход первого элемента И соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов .И, выхо10 ды которых соединены с первыми входа ми соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выход второго элемента.

И соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, выходы которых

15 связаны со вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, выход третьего элемента И связан с третьим входом второго элемента ИЛИ, входы третьего алемента ИЛИ подключе20 ны к выходам первого и второго элемен тов И, а выход- через алемент ИЛИ к счетному входу триггера второго разряда суммирующего 2й разрядного устройст» ва, вторые входы четвертого, седьмого,, 25 пятого и шестого элементов И соединень1 соответственно с единичным и нулевым выходами управляющего триггера, каждый блок формирования. суммы и переноса, начиная со второго, содержит седьмой, весь

30 мой, девятый и десятый элементы И, чет» вертый, пятый алементы ИЛИ, причем входы четвертого алемента ИЛИ сощиненыс выходами второго и четвертого элемента И, а входы пятого элемента ИЛИ

35 с выходами третьего и шестЬго элементов

И, выход четвертого элемента ИЛИ связан. с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, а выход пятого элемента

ИЛИ - с первыми входами девятого и де40сятого алементов И, sr e входы седь» мого, десятого элементов. И соединены с единнчньпжн, а восьмы о, девятого элементов И - с нулевым выходами управляющего триггера, выходы седьмого и девятого

45 элементов И связаны со вторым и третьим. входами первого элемента ИЛИ, а выходы восьмого и десятого элементов И -со вторым .и третьим входами второго элемента ИЛИ.