Умножитель электрических сигналов Советский патент 1983 года по МПК G06G7/161 

Изобре- ние относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в различньрс измерительньк устройствах и системах автоматического управления цля перемножения двух величин5 заданных в виде электрических сигналов, например, при определении их интегральных характеристик (среднеквацратических значений, активной мощности, корреляционной функции).

Известен умножитель, содержащий сумматор, квадратор, два инвертора с переключателями на выходах, блоки усреднения и управления Cll .

Однако это устройство обладает недостаточным быстродействием умножителя, ограниченным инерционностью квадратора, которая необходима для подавления пульсаций при переменных вход- Hbtx сигналах.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является умножитель электрических сигналов, содержащий две входные шины сомножителей, первая из которых соединена с первым входом безынерционного умножителя, инвертор, первый переключатель, фазочувствитель- ный выпрямитель, блок усреднения, выход которого является выходной щиной устройства, шину нулевого потенциала, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом фазочув- :зтвительного вьшрямителя, а его второй выход - с управляющим входом первого переключателя 2 .

Недостатком известного устройства ябляется -низкое быстродействие умножения, обусловленное инертхионностью фильтра, необходимого апя подавления на выходе фазочувствительного выпрямителя пульсаций от коммутацисжного инвертирования одного из сомножителей с частотой, значительно более низкой, чем его нижняя граничная частота. Уменьшение частоты коммутации необходимо для удовлетворения противоречившее требований к инерционности другого фильтра, который должен не только подавлять пульсации с частотами вьш1е нижних граничных частот сомножителей, но и пропускать переменный сигнал с частотой коммутационного инвертирования.

Цель изобретения - повьш1ение быстродействия множителя.

Поставленная цель достигается тем, что умножитель электрических сигналов, содержащий безынерционный блок умножения, первый информационный вход ко-

торого является первым входом умножитэля, фазочувствительный выпрямитель, подсоединенный управляющим входом к первому выходу блока управления, инвертор, фильтр нижних частот, выход которого является выходом умножителя, и первый переключатель, подключенный управляющим входом к второму выходу блока управления, содержит второй переключатель, подсоединенный управляющим входом к третьему выходу блока управления, и сумматор, выход которого подключен к второму входу безынерционного бпока умножения, а два входа через инвертор и непосредственно соединены соответственно с первыми вьшодами первого и второго переключателей, подключенными вторыми выводами к щине нулевого потенциала, третий вывод первого переключателя соединен с третьим вьшодом второго переключателя и вторым входом 5Множителя, вход фазочувствительного выпрямителя подключен к выходу безь1не{ ционногр блока умножения, а его выход соединен с входом фильтра нижних частот

На фиг. 1 представлена функциональная схема умножителя электрических сиг налов; на фиг. 2 - функциональная схема (шока управления.

Включение фазочувствительного выпрямителя между выходом безынерционного (элока умножения и входом фильтра нижних частот позволяет исключить необходимость пропускания через фильтр нижн частот переменного сигнала, пропорционального произведению сомножителей с частотой, равной частоте коммутационно- го инвертирования.

Поочередное подключение инверсных и неинверсных значений сомножителя с помощью сумматора, инвертора, первого и второго переключателей к входу безынерционного блока умножения позволяет сделать смещение на его входе независимым от коммутационного инвертирования и тем самым исключить составляющую погрешности, сильно снижающую точность умножителя. Эта составляющая . .погрешности может возникать от изменения смещения на входе безынерционного бпока умножения при коммутировании я резко возрастать с приближением частоты коммутации к нижней граничной частоте сомножителя.из-за усиления корреляционной связи между этими сигналами.

Таким образом, исключение переменных сигналов с частотами коммутации на входах фильтра нижних частот и безынерционного блока умножения- позволяет уве личить частоту коммутационного инвертй рования до нижней граничной частоты сЪ множителей и тем самым существенно повысить быстродействие умножителя. Умножитель (фиг. 1) содержит входы 1 и 2 для сомножителей X, и i соо-ьветственно, сумматор 3, инверторы 4 и 5, переключатели 6, 7, 8, беэьшерционный блок умножения 9, блок управления 10, фильтр нижних частот 11, шину нулевого потенциала 12, фаэочувствительный выпрямитель 13, включак щий в себя инвертор 5,и переключатель 8, и выход 14. Блок управления (фиг. 2) имеет выхо ды 15 - 17 и содержит мультивибратор 18, выход которого соединен со счетных входом триггера 19. Первый выход триггера 19 соединен с выходами 15 и 16 блока управления, а второй фазоинверсный выход триггера 19 - с выходом 17. Вход 2 сомножителя У соединен с первым входом безьшерционного блока умножения 9, между выходом которого и входом фильтра нижних частот 11 включен фазочувствительный выпрямитель 13 Входом фазочувствительного выпрямителя 13 является вход инвертора 5, который в свою очередь соединен с первым ВЫВОДОМ переключателя 8, второй вывод которого соединен с выходом инвертора 5. Третий вывод переключателя 8 является выходом фазочувствительного выпряк1ителя 13. Выход сумматора 3 подключен к второму входу безынерционного блока, умножения 9. С первым входом сумматора.3 соединен через инвертор 4 первый вывод переключателя 7 ас вторым его входом - первый вывод переключателя 6. Шина нулевого потен-- циала 12 соединена с вторыми выводами а вход 1 сомножителя - с третьими выводами первого 7 и второго 6 перекл чателей. Первый выход 15 блока управления 1 соединен с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя 13, а име но с управляюшим входом переключателя 8. Второй 16 и третий 17 выходы блока управления 1О соединены с -управ ляюшими входами переключателей 7 и 6 соответственно. Фильтр нижних частот 1 используется в качестве блока усреднения и его выход является выходом 14 умножителя. С выхода 14 умножителя снимается постоянный по уровню сигнал пропорциональный произведению сомно- 1 13.4 ителей ХУ«В качестве безьшерционного лока умножения 9 может быть испольовано, например, чв.тырехквадрантное ножительное устройство на управляемых роводимостях. Цикл работы умножителя состоит из двух тактов. В первом такте его работы с блока правления 1О на управляющие входы переключателей 6 - 8 подаются такие игналы управ юния, при которых переключатели 6-8 находятся в положениях, указанных на, фиг. 1. На входе ф1шьтра нижних частот 11 имеем сигнал , определяемый выражением z4K() к JKзX -KpUз: u д где Ко коэффициент передачи сумматора 3} (j - смешение на выходе сумматоК - коэффициент умножения безьшерционного блока умножения 9; У - смешение на выходе безьшерайонного блока умножения 9. Во втором такте работы умножителя блок управления 10 переводит переключа- тели 6 - 8 в положения, противоположные указанным на фиг. 1. В этом случае на входе фильтра нижних частот 11 имеем сигнал )i:K(-X)4U.V-U9. 2.; Появление знака минус перед слагаемыми обусловлено прохождением сигналов через инверто( 4 и 5. Если период переключения переключателей 6-8 намного меньше, чем постоянная времени фильтра нижних частот 11, на выходе 14 i bVz т J n где k - коэффициент передачи фильтра нижних частот 11; Т - время усреднения. После подстановки выражений (1) и (2) в выражение (3) и проведения необходимых преобразований получим, что Z--tC KgK-ij at-C),

УМНОЖИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, соцержаший беэынерционньй блок умножения, первый информационный вхоа которого является первым вхоцом умножителя, фазочувствительный выпрямитель, поцсоециненный управляющим входом к первому выходу блока управления, инвертор, фильтр нижних час тот, выход которого является выходом умножителя, и первый переключатель, подключенный управляющим входом к второму выходу блока управления, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия умножителя, он содержит второй переключатель, подсоединенный управляющим входом к третьему выходу блока управления, и сумматор, выход которого подключен к второму входу безынерииОнного блока умножения, а два входа через инвертор и непосредственно соединены соответ - ственно с первыми выводами первого и второго переключателей, подключенными . вторыми выводами к шине нулевого по(О тенциала, третий вывод первого переключателя соединен третьим выводом второго переключателя и является вторым входом умножителя, вход фазочувствительного выпрямителя подключен к выходу безынерционного блока умножения, а его выход соединен с входом фильтра нижних частот. 00 о 00 со