Четырехквадрантный умножитель сигналов постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинаис.

Известенчетырехквадратный умножитель сигналов постоянного тока, содержащийй соединенные последовательно шарнирно-импульсный модулятор и фильтр Cij.

Недостатком устройства является низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому является четырехквадрантный умножитель сигналов постоянного тока, содержащий инвертор, вход которого является первым входом умножителя, первый ключ, вход которого подключен к выходу инвертора,, первый/ второй и третий масштабные резисторы, соединенные между. :обой одним из выводов, который соединен с входом второго ключа, а вторы выводы первого, и третьего масштабных резисторов соединены соответственно с первым входом устройства и вторым входом первого ключа, третий ключ одним из выводов подключен к выводу запоминаквдего коипаратора, другой вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, интегратор, входы которого являются соответственно вторым и тактовые входами ут шожитёля,| а выход подключен к управляквдему входу первого клча, формирователь импульсов, выход которого подключен к входу триггера, прямой и инверсный вьоооды которого соединены соответственно с управляющими входами второго и третего ключей.

, Этот умножитель позволяет получить высокое быстродействие и отсутствие пульсаций несущей частоты в выходном сигнале 2.

Однако точность известного умножителя недостаточна из-за наличия взаимовлияния изменения номиналов масштабных резисторов на коэффициенты передачи, так как коэффициенты передачи в данном умножителе определяются параллельным соединением всех трех масштабных резисторов.

Целью изобретения является повышение точности умножителя.

Цель достигается тем, что в известный четырехквадрантный умножитель сигналов постоянного тока, содержащий инвертор, вход которого является первьа информационным входомчетырехквадрантного умножите ля, первый ключ, вход которого подключен к выходу инвертора, первый, второй и третий масштабные резисторы, первые выводы которых соединены с входсж второго ключа, второй вывод первого масштабного резистора подключен к входуинвертора, второй вывод второго масштабного резистора является вькодом четырехквадрантного умножителя, второй вывод третьего масштабного резистора соединен с выходом 5 первого ключа, третий ключ, выход

которого через запоминающий конденса тор подключен к шине нулевого потенциала, интегратору компаратор, первый и второй входы которого явля0 ются соответственно вторым информационным входом и тактовым входом четарехквадрантног о умножителя, выход компаратора подключен к управляющему входу первого ключа, форми5 рователь импульсов, вход которого ,соединен с тактовым входом четырех квадрантного умноАйтеля, выход формироват ля импульсов подключен к входу триггера, прямой и инверсный

0 выходы которого соединены с управ ляющими входами соответственно второго и третьего ключей, введены повторитель напряжения и двусторонний ограничитель., причел выход вто5 рого ключа соединен с входом интегратора, выход которого подключен к входу третьего ключа, выход которого соединен с входом повторителя напряжения, подключенного выхо0 яом к второму выводу второго масштабного ррзистора, вход втсфого ключа через двусторонний ограничитель соединен с шиной нулевого потенциала .

5 На чертеже изображена схема предлагаемого чезнрехквадрантного умножителя сигналов постоянного тока

Четырехквадрантный умножитель содержит инвертор1, интегратор 2, повторитель 3 напряжений, первый, второй и третий ключи 4-6, первый, второй и третий масштабные резисторы 7 - 9, запоминакяций конденсатор 10, компаратс И/ Формиро5 ватель 12 импульсов, триггер 13, двусторонний ограничитель 14, шину 15 нулевого потенциала, первый 16 и второй 17 информационные входы, тактовый вход 18, выход 19

0 Кроме того, в состав умножителя входят дополнительный широтноимпульсный модулятор 20, содержаг щий компаратор 21, инвертор 22, ключ 23, первый и второй ные резисторы 24° и 25, первый

и второй входы 26 и 27, выход 28 дополнительного широтно-импульсного модулятора, а также дифференциальные операционные усилители 29,

0 резисторы 30, конденсатор 31.

Четырехквадрантный умножитель сигналов постоянного токА работает следующим образом.

На тактовый вход 18 поступают импульсы, например треугольные. На выходе компаратора 11 формируются прямоугольные импульсы, относ тельная длительность которых пропо циональна напряжению постоянного тока со второго входа 17 . в К.и-„ 0,Г , 1 где Ugj;. - напряжение постоянного тока со второго входа ,17; коэффициент пропорциональности. Причем К выбщ)ается таким, что бы . Частота прямоугольных импульсов на выходе триггера 13 вдвое ниже . частоты импульсов на тактовс 1 входе 18. Относительная, длительность замк нутого состояния первого ключа 4 определяется величиной .V, -,. где время зайкнуагого состояния первого ключа 4; - период тактовых импульсов Второй и третий ключи 5 и б замы каются в противофазе, а время замкнутого состояния каждого из них равно Т, Рассмотрим процессы в установившемся режиме. Предположим, что в пе всм та1сте работы второй ключ 5 замк нут, третий ключ б разомкнут, напря жение на запоминающем конденсаторе 10 1 со-0вы 8На интервале замкнутого состояни первого ключа 4 на пряжение на выход интегратора 2 равно вы . При tzTn ,- -t (x. i-- Rg С, Для установившегося режима ,: Ра / RT t -o -v«7V4:a; При (3 -и„ т( к. 1 В«2 ,в,, Из выражения (8) следует, что при коэффициент передачи однозначно подстраивается первым или (й-) вторьм масштабными резисторами 7 и 8, а при - третьим масштабным резистором 9. В результате может быть установлен необходимый коэффициеГит передачи с высокой точностью. Во втсч)ом такте второй ключ 5 разомкнут, а третий ключ б замкнут и напряжение на выходе интегратора 2 на момент размыкания втррого ключа 5 запся 4инается на запоминающих конденсаторе 10 и повторитель 3 напряжения является вЫходным напряжением. Поскольку второй ключ 5 разомкнут, то напряжение на . выходе интегратора 2 не изменяется во вторсмл такте и не изменяется пряжение на выходе 19. Таким образом, в установившееся режиме пульсации напряжения ,на выходе 19 отсутствуют . В переходнслх процессе при выполнении условия разомкнутого ключа, который может внести погрешность выполнения операции умножения. Дополнительный эффект применени четцрехквад антного умножителя сиг лов постоянного тока заключается в упрощении вычислительного устрой стве, выполияюгцего операции сложен произведений. Если необходимо реализовать вычислительную операцию и,,,(ци,, сю. то эта операция реализуется путем подключения дополнительного широтно-импульсного модулятора 20. Функциональные связи его покаЪаны на чертеже пунктирсм. Коэффициенты . в выражении (10) независимы друг от друга, что недостижимо в известном устройстве. Число суммируемых произведений практически может быть достаточно большим. Таким образом, предлагаемый четырехквадрантный умножитель: сигналов постоянного тока по сравнению с известным устройстве характеризуется более высокой точностью работы.