DE2509551A1

DE2509551A1 - Elektronische einrichtung zur ermittlung von exponentialwerten

Info

Publication number: DE2509551A1
Application number: DE19752509551
Authority: DE
Inventors: David Richard Figueroa
Original assignee: Coulter Electronics Inc
Current assignee: Coulter Electronics Inc
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1975-03-05
Publication date: 1975-09-25
Also published as: US3894212A; FR2264325A1

Description

Patentanwälte

DIpI.-mg. E. Ecter
Dipl.-lng. K. Schioschke

8München40, Elisaoüinstra3e34

Coulter Electronics Limited, Harpenden,
Hert 8./England

Elektronische Einrichtung zur Ermittlung von Exponent ialwerten

Der Grundgedanke der elektronischen Ermittlung von Exponentialwerten der Mathematik ist in der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden deutschen Patentschrift 2 221 505 abgehandelt, die sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Wurzelwerten bezieht. Zur ausführlicheren Erläuterung wird ausdrücklich auf diese Patentschrift
Bezug genommen.

Die Erfindung betrifft die elektronische Ermittlung von Exponentialwerten einer gegebenen Quantität.

Bekannt sind, insbesondere aus der obengenannten deutschen

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Patentschrift 2 221 505, Verfahren und Einrichtungen zur elektronischen Ermittlung mathematischer Wurzelwerte einer gegebenen Quantität. Die genannte Patentschrift bezieht sich aber nicht speziell auf eine Einrichtung bzw. Schaltung, die die Ermittlung von Pctenzwerten und Wurzelwerten auf einfache, gerade und wirksame Weise gestattet.

Als bekannt kann vorausgesetzt werden, daß Potenzwerte und Wurzelwerte mathematisch verwandt sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Schaltungen und Elementen zur elektronischen Ermittlung von Potenzwerten auf einfache Weise, unabhängig davon, ob diese Werte ganzzahlig oder gebrochen sind.

Die Erfindung betrifft deshalb eine elektronische Einrichtung zur automatischen Ermittlung eines gesuchten Potenzwertes einer durch ein Spannungseingangsquantum repräsentierten mathematischen Größe. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gekennzeichnet durch mehrere in Reihe geschaltete Integratoren, durch erste Wählschalter zur Auswahl einer Position, die einer ersten Komponente des Potenzwertes zugeordnet ist, durch einen zweiten Wählschalter, zur Auswahl einer Position, die einer zweiten Komponente des Potenzwertes zugeordnet ist, durch erste Anschlüsse an der Eingangsseite des ersten Integrators zur Aufnahme einer Bezugsspannung, durch zweite Anschlüsse, an den ersten Wählerschalter angeschlossen, zur Aufnahme des Eingangsquantums, durch dritte Anschlüsse, an den zweiten Wählerschalter angeschlossen, zur Abnahme des Potenzwertes, wobei die Anzahl der Integratoren der höheren Komponente des Potenzwertes gleich ist, durch Vergleichsmittel, an den ersten Wählerschalter angeschlossen, zum Vergleich einer in der gewählten Position des ersten Wählerschalters vorherrschende Spannung mit dem Eingangsquantum und zur Erzeugung eines charakteristi-

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sehen Ausgangs, wenn die zwei verglichenen Spannungen ein vorgegebenes Verhältnis annehmen, und durch eine Steuerschaltung zur Aufnahme des charakteristischen Ausgangs und zur Steuerung der Arbeitsweise der Einrichtung mit Start- und Rückstellmitteln, wobei, wenn der Wählerschalter in der gewählten Position steht, die Referenzspannung und das Eingangsquantum an den ersten und zweiten Anschlüssen anstehen, während der gewünschte Potenzwert an dem dritten Anschluß abnehmbar ist.

Zur ausführlicheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Schaltschema eines Rechners einschließlich Schaltung und Elementen zur Ermittlung von Wurzelwerten gemäß der Patentschrift 2 221 505 des Anmelders und

Fig. 2 ein Schaltschema eines Rechners für Potenzwerte gemäß der Erfindung. .

Fig. 1 zeigt eine Wiedergabe der Zeichnung der genannten Patentschrift mit der Schaltung, die vorzugsweise zur Ermittlung von Kubikwurzelwerten vorgesehen ist.

Sie enthält drei Integratoren 21, 22 und 23 mit Widerständen R1, R2 und R3, mit Kondensatoren G1, C2 und GJ, mit Verstärkern 24, 27 und 28, mit Eingangsschaltern 25, 29 und 31 und mit Parallelschaltern 26, 30 und 32.

Die Schaltung umfaßt außerdem einen Komparator 35» einen Summierpunkt mit Widerständen 43, 44 und einen geerdeten Widerstand 45. Zur Steuerung der Arbeitsweise ist schließlich eine Steuerschaltung 37 vorgesehen.

Auf den ersten Eingangsanschluß des Schalters 25 wird eine

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Bezugsspannung V-m™ und auf den Summierpunkt eine Quantumseingangsspannung V-j-jT gegeben, die die mathematische Größe darstellt, deren Kubikwurzel zu berechnen ist.

Die Theorie, die mathematische Ableitung und die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1 sind in der genannten Patentschrift angegeben.

Durch die Erfindung werden eine Schaltung und Elemente geschaffen, zur Ermittlung eines ganzzahligen oder gebrochenen Potenzwertes einer gegebenen mathematischen Größe.

Der erfindungsgemäße Eechner beruht ebenso wie derjenige nach der genannten Patentschrift auf der Verwendung mehrerer Integratoren. Die Integratoren enthalten vier Verstärker 101, 102, 10$ und 104. Ebenso sind Komparator- und Steuerschaltungen identisch zu der Schaltung nach Fig. 1 angeordnet.

Der Einfachheit halber sind in Fig. 2 vier Integratoren vorgesehen, es kommt aber auch jede andere Anzahl von Integratoren in Betracht.

Die Ausgänge der Verstärker 101, 102, 10$ und 104 liegen über Leitungen 109, 110, 111 und 112 an den Kontaktstücken oder Anschlüssen 1, 2, 3 bzw. 4 eines Schalters 116 (N). Die Ausgänge der Verstärker 101 bis 104 gehen ebenfalls über Knoten 105 bis 108, d. h. parallel zu den obigen Verbindungen 109 bis 112 zu Leitungen 119 bis 122 zu Kontaktanschlüssen 1' bis 4¹ eines zweiten Schalters 126 (D).

Ein Arm 131 in der Mitte 133 cLes Schalters 116 kann mit jedem der Kontaktanschlüsse 1 bis 4 eine elektrische Verbindung herstellen.

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— S —

Sine Leitung 138 verbindet die Mitte 133 des Schalters 116 mit einem Ausgangsanschluß 135·

Analog ist ein Arm 141 in der Mitte 14-3 des Schalters 126 angeordnet, der mit jedem der Kontaktanschlüsse 1¹ bis 4-' eine elektrische Verbindung herstellen kann.

Die Mitte des Schalters 126 ist ähnlich Fig. 1 über eine Leitung 33 mit einem Summier punk t aus einem Knoten 4-2 und Widerständen 43 und 44 verbunden. Der Widerstand 44 erhält an einem Anschluß 145 ein Spannungseingangsquantum Vj>x, das eine mathematische Größe darstellt, die potenziert werden soll.

Links vom Knoten 42 stellt ein Block 35, 37 (Komparator und Steuerung) eine Schaltung dar, die mit dem Komparator 35 und dem Steuerblock 37 der Schaltung nach Fig. 1 hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise übereinstimmt.

Die in Fig. 1 gezeigten Elemente, wie die Widerstände R1, R2, R3, die Kondensatoren G1, C2, C3, die Singangsschalter 25, 29, 31, die Parallelschalter 26, 30, 32 und die elektrischen Verbindungen zwischen diesen sind auch bei der Einrichtung nach Fig. 2 vorhanden, mit den Verstärkern 101 bis 104 zusammenwirkend, sind aber in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber weggelassen.

Aus dem gleichen Grund sind der Komparator 35, der Steuerblock 37, der geerdete Widerstand 45 und die Verbindungen zwischen diesen gemäß Fig. 1, obgleich sie in der Einrichtung nach Fig. 2 vorhanden sind, lediglich durch den Block 35, 37 (Komparator und Steuerung) angedeutet.

Zum Betrieb des analogen Potenzrechners führt der Benutzer die Bezugsspannung dem Anschluß 100 und das Eingangsquantum

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dem Anschluß 145 zu. Wenn beispielsweise die Potenz 3/2 eines ßingangswertes V™· ermittelt werden soll, dreht der Benutzer den Arm 141 des Schalters 126 (D), bis er den Kontaktanschluß 2' erreicht. Dann bringt er den Arm 131 des Schalters 116 (N) zum Kontaktanschluß 3. Diese Kombination liefert den gewünschten Potenzwert am Ausgangsanschluß 135, nämlich V 3/2.

Zur Ermittlung beispielsweise der Potenz 4/3 eines gegebenen Wertes wird V^™ dem Anschluß 100 und der gegebene Wert als Eingangsquantum Vj^ dem Anschluß 145 zugeführt. Der Benutzer stellt den Arm des Schalters 126 (D) auf den Kontaktanschluß 3' und den Arm des Schalters 116 (N) auf den Kontaktanschluß 4. Als Resultat erhält er am Ausgangsanschluß 135 den Wert ⁴

Aus dem letzten Beispiel folgt ohne weiteres, daß zur Berechnung einfacher, ganzzahliger Potenzen der Arm D einmal auf den Kontakt 1' eingestellt wird und lediglich der Arm N auf die Kontakte 2, 3 oder 4 eingestellt wird, je nachdem ob die zweite, dritte oder vierte Potenz berechnet werden soll.

Zur Berechnung höherer Potenzwerte, beispielsweise der fünften, sechsten oder siebten Potenz, werden dem System lediglich 1, 2 oder 3 weitere Integratoren hinzugefügt. Dies wurde bereits in der genannten Patentschrift erörtert und wird deshalb hier nicht mehr weiter ausgeführt.

Patentanwälte

Dip!.-Ing. E. Eder Dipl.-Ing. K. Schiesciika 8 München 40, Elisabethstra3e34

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Claims

Patentanwälte ,^

Dipl.-mg. E. Eder '

DipL-Ing. K. Schieschke 2509551

»München«, EUsabethstraße34

Pat e nt ans prüche

Elektronische Einrichtung zur automatischen Ermittlung eines gesuchten Potenzwertes einer durch ein Spannungseingangs quantum repräsentierten mathematischen Größe, gekennzeichnet durch mehrere in Reihe geschaltete Integratoren (101, 102, 103, 104), durch einen ersten Wählschalter (126) für eine erste, einer ersten Komponente des Potenzwertes zugeordneten Stellung, durch einen zweiten Wählschalter (116) zur Wahl einer einer zweiten Komponente des Potenzwertes zugeordneten Stellung, durch einen ersten Anschluß (100) an der Eingangsseite des ersten Integrators zur Aufnahme einer Bezugsspannung (Tr.,™), durch einen zweiten Anschluß (145),an cLen ersten Wählschalter.- (126) angeschlossen, zur Aufnahme des Eingangsquantums CVyjj) j durch einen dritten Anschluß (155)? angeschlossen an den zweiten Wählschalter (116), der den Potenzwert ermöglicht, durch eine Anzahl von Integratoren für die höheren Komponenten des Potenzwertes, durch Vergleichsmittel (35)? aß den ersten Wählschalter (126) angeschlossen, zum Vergleich einer Spannung in der gewählten Stellung des ersten Wählschalters (126) mit dem Eingangsquantum (V-™) und zur Erzeugung eines charakteristischen Ausgangs, wenn die beiden verglichenen Spannungen ein vorgegebenes Verhältnis aufweisen, und durch eine an die Vergleichsmittel (35) angeschlossene Steuerschaltung (37) zur Aufnahme des charakteristischen Ausgangs und zur Steuerung der Funktion der Einrichtung, einschließlich Mitteln zum Start und zur Rückstellung, wobei, sobald der Wählschalter in den gewählten Stellungen steht, die Bezugsspannung und das Eingangsquantum am ersten und zweiten Anschluß anstehen, während der gewünschte Potenzwert am dritten Anschluß abnehmbar ist.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wählschalter (126) einen ersten Kontaktarm (141), mehrere erste Kontaktanschlüsse (1, 2, 3, 4) und dem ersten Kontaktarm zugeordnete Mittel aufweist, zur selektiven Herstellung eines Kontaktes mit einem der ersten Kontaktanschlüsse.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wählschalter (116) einen zweiten Kontaktarm (131) aufweist, mehrere zweite Kontaktanschlüsse (1' , 2', 3¹» 4·) und dem zweiten Kontaktarm zugeordnete Mittel zur selektiven Herstellung eines Kontakts mit einem der zweiten Kontaktanschlüsse.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Anschluß (135) elektrisch mit dem zweiten Kontaktarm (131) des zweiten Wählschalters (116) verbunden ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (37) einen Eingangssummierpunkt (42) aufweist mit zwei Widerständen (43, 44), parallelgeschaltet an einem Eingang der Vergleichsschaltung, zur Aufnahme des Ausgangs vom ersten Wähl schalt er arm (141) und des Eingangsquantums (V-t-mO ·
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Kontaktanschlüsse (1, 2, 3,4) auf einer Kreisbahn angeordnet sind und daß die Kontakteinrichtung am ersten Kontaktarm (131) Mittel aufweist zum Drehen des ersten Kontaktarmes derart, daß er zur Wahl des gewünschten Anschlusses über die ersten Kontaktanschlüsse verschiebbar ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Kontaktanschlüsse (1',

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2', 3', 4-') auf einer Kreisbahn angeordnet sind und daß die Kontakteinrichtung am zweiten Kontaktarm (131) Mittel zum Drehen des zweiten Kontaktarmes derart aufweist, daß er zur Wahl des gewünschten Anschlusses über die zweiten Kontaktanschlüsse verschiebbar ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gewählte Stellung am ersten Wählschalter der ersten Komponente des Potenzwertes, gleich dem iienner, und die gewählte Stellung am zweiten Wählschalter der zweiten Komponente des Potenzwertes, gleich dem Zähler, zugeordnet ist.

Dip!.-ι-Dip!.-!i;c:. K

8München-.j,

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