Устройство для перемножения напряжений Советский патент 1984 года по МПК G06G7/16 

11

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналогоных и аналого-цифровых вычислительных машинах.

Известно устройство для перемножения напряжений, содержащее интеграторы, компаратор, блок упр:1вления, переключатели, масштабные резисторы и инвертор ГЛ .

Недостатком данного устройства является его низкое быстродействие. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для перемножения напряжений, содержащее первый и второй интеграторы, первый и второй нуль-органы, источник опорного напряжения, ключи, блок управления, элемент И, генератор импульсов и счетчик, причем первый вход первого интегратора соединен с выходом первого ключа, а первый вход второго интегратора - с выходом второго ключа, вход первого ключа является входом первого сигнала-сомножителя, вход второго ключа является входом второго cигнaлa -coмнoжитeля, вторые входы первого и второго интеграторов соединены соответственно с выходами третьего и четвертого ключей, входы кото-. рых соединены с выходом -источника опорного напряжения, выход первого интегратора подключен к входу первого нуль-органа, а выход второго интегартора - к входу второго нуль-органа выходы первого и второго нуль-органов соеде1нены с соответствующими входами блока управления, выходы которого соединены с первым входом элемента И и управляющими входами ключей, второй вход элемента И подключен к выходу генератора импульсов, выход элемента И соединен с входом счетчика 2j .

Однако известное устройство характеризуется низкой точностью и малым быстродействием. Низкая точность обусловлена тем, что в устройстве осуществляется перемножение интегральных значений сигналов-сомножителей, В8ЯТЫХ в разные мс енты времени, а малое быстродейств. объясняется наличием трех тактов преобразования.

Цель изобретения - повышение точно сти и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для перемножения напряжений, содержащее интегратор, выход которого подключен к входу нуль822

органа, выход которого подключен к входу блока управления, выход которого соединен с первым входом элемента И, к второму входу которого подключе выход генератора импульсов, выход элемента И соединен с входом счетчика, источник опорного напряжения, операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключен вывод первого масштабного резистора, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, второй масщтабный резистор введены дополнительный операционный усилитель, инвертор, первый и второй элементы с управляемой проводимостью и первый и второй .переключатели, причем первый вход первого переключателя является входом первого сигнала-сомножителя, входом второго сигналасомножителя является первый вход второго переключателя, выход первого переключателя соединен с вторым выводом первого масштабного резистора, выход источника спорного напряжения соединен с вторым входом второго пере ключателя, входом инвертора и входом первого элемента с управляемой проводимостью, выход инвертора подклю чен к второму входу первого переклкгчателя, выход первого элемента с управляемой проводимостью соединен с инвертирующим входом oii.. рационного . усилителя, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго элементов с управляемой проводимостью, выход второго переключателя через второй элемент с управляемой проводимостью подключен к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя,--выход которого соединен с входом интегратора, между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя , включен второй масштабный резистор, . неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к шине нулевого потенциала, второй выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго переключателей.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства для перемножения напряжений.

Устройство содержит интегратор 1, нуль-орган 2, блок 3 управления, инвертор 4, первый переключатель 5, источник 6 опорного напряжения, второй переключатель 7, первый эле3мент 8 с управляемой проводимостью, первый масштабный резистор 9, второй элемент 10 с управляемой проводимостью, операционный усилитель 1I, дополнительный операционный усилитель 12, второй - гсштабный резистор 13, элемент И 14, генератор 15 импульсов, счетчик 16, шину 17 нулевого потенциала, а также входы 18 и 19 первого и второго сигналов-сомнож телей соответственно. Устройство для перемножения напря жений работает следующим образом. В первом такте, длительность которого задается блоком 3 управления первый и второй переключатели 5 и 7 устанавливаются в положение, при котором вход 18 первого сигнала-сомножителя оказывается подключенным к первому масштабному резистору 9, а вход 19 второго сигнала-сомножителя подключен к входу второго элемента 10 с управляемой проводимостью. В течение первого такта интегратор I заряжается под воздействием напряжения с выхода дополнительного операционного усилителя 12, пропорци нального произведению первого и второго сигналов-сомножителей. Например, операционный усилитель .11 охвачен отрицательной обратной связью через первый элемент 8 с упра ляемой проводимостью, поэтому проводимость этого элемента равна G -УхШ-(1) S U,R, где и(t) - напряжение с входа 18 первого сигнала-сомножителя;и. - напряжение источника 6 опорного напряжения; R - сопротивление первого масштабного резистора 9 Напряжение на входе интегратора равное выходному напряжению дополнит льного операционного усилителя 12, равно ивх.ин7 (t) - U(t)G2R2, (2) где ) - напряжение с входа 19 второго сигнала-сомножи теля; Gn - проводимость второго эле мента 10 с управляемой проводимостью; Rrt - сопротивление второго I масштабного резистора 13 В общем случае неидентичность харак ристик первого и второго элементов 824 8 и 10 с управляемой проводимостью учитывается следующим образом GS а&(,(3) где а - коэффициент. С учетом выражений (1) и (З) можно записать U,(t)U2(t)R2 (t) .а (4) в конце первого такта выходное напряжение интегратора 1 равно . где Т, - длительность первого такта; U,jU2 среднее значение напряжений за длительность первого такта со входов 18 и 19 перг вого и второго сигналовсомножителей;о - постоянная времени интегратора 1. Во втором такте по команде с блока 3 управления первый и второй перег .ключатели 5 и 7 переводятся в противоположное направление и выход инвертора 4 оказывается подключенным к первому масштабному резистору 9, а выход источника 6 опорного напряжения - к входу второго элемента 10 с управляемой проводимостью. С началом второго такта с блока 3 управления выдается сигнал на разрешающий вход элемента И 14 и через него на счетчик 16 поступают импульсы от генератора 15 импульсов. В течение второго такта интегратор I перезаряжается до нуля под воздействием выходного напряжения дополнительного операционного усилителя 12. Момент равенства нулю выходного напряжения интегратора 1 фиксируется нуль-органом 2, который выдает на блок 3 управления сигнал, об окончании второго такта. Блок 3 управления снимает разрешение на прохождение импульсов через элемент И 14. Число импульсов, накопленное в счётчике 16, пропорционально длительности второго такта. Значение напряжения на выходе дополнительного операционного усилиталя 12, которым перезаряжается интегратор 1 во втором такте, T. напряжение на входе интегратора 1 во втором такте

UoRza

I

(tbU

BX.HHT

R.

За время второго такта напряжение 5 на выходе интегратора I изменяется , от значения, определяемого из 5) , за вычетом его выходного напряжения, обусловленного воздействием вход ного напряжения, определяемого из (б) 10

T,«,,.aU2U TiUoM

«1 где То - длительность второго такта. Из .(7J следует

2-;U2U,kU2U,

Т„

Из выражения(&)следует, что неидентичность характеристик первого и второго элементов 8 и 10 с управляемой проводимостью не влияет на результат преобразования.

Таким образом, предлагаемое устройство умножения по сравнению с известным обладает более высокими точностью и быстродействием, так как цикл работы состоит только из двух тактов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМНОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее интегратор, выход которого подключен к входу нуль-органа, выход которого подключен к входу блока управления, выход кото-, рого соединен с первым входом элемента И, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, выход элемента И соединен с входом счетчика, источник опорного напряжения, операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключен вывод первого масштабного реэистора, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, второй масштабный резистор, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения тЬчности и быстродействия, в него введены дот полнительный операционный усилитель, инвертор, первый и второй элементы с управляемой проводимостью и первый и второй переключатели, причем первый вход первого переключателя является входом первого сигнала-сомножителя, входом второго сигнала-сомножителя является первый вход второго переключателя, выход первого переключателя соединен с вторым выводом первого масштабного резистора, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом второго переключателя, входом инвертора и входом первого элемента с управляемой проводимостью, выход инвертора подключен к второму входу первого переключателя, выход первого элемента с управляемой проводимостью соединен-с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к управляияиим входам первого и второго элементов с управляемой проводимостью, выход второго переключателя через второй элемент с управляемой проводиI мостью подключен к инверти Е)ующему входу дополнительного операционного Q усилителя, выход которого соединен СО с входом интегратора, между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к шине нулевого потенциала, второй выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго переключатйпей.