Множительно-делительное устройство Советский патент 1993 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известно делительное устройство, содержащее полевые транзисторы, операци- онные усилители и масштабные резисторы.

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что оно не позволяет реализовать операцию умноже- ния.

Недостатком этого устройства является относительно низкая точность, обусловленная погрешностью из-за неидентичности полевых транзисторов.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Множительно-делительное устройство содержит полевой транзистор 1, операционный усилитель 2, масштабные резисторы 3 и 4, генератор импульсов 5, переключатели 6-8, блоки 9 и 10 выборки-хранения, од- новибрзторы 11 и 12, элемент НЕ 13, входные шины 14-16 и выходную шину 17. Сток полевого транзистора 1 соединен с выходом переключателя 6, затвор - с выходом переключателя 7, а исток - с выходом переключателя 8 и инвертирующим входом усилителя 2, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход - с первым выводом резистора 4, информационными входами блоков 9 и 10 и первым информационным входом переключателя 7. Выход генератора 5 соединен непосредственно с управляющими входами переключателей 6-8 и с входом одновибратора 11, а через элемент 13 - с входом одновибратора 12. Выходы одновибраторов 11 и 12 соеди- йены с управляющими входами блоков 9 и 10 соответственно, соединенных своими выходами соответственно с вторым информационным входом переключателя 7 и шиной 17. Первый и второй информационные входы переключателя 6 соединены с шинами 14 и 15 соответственно. Резистор 3 включен между шиной 16 и первым информационным входом переключателя 8, второй информационный вход которого соединен с вторым выводом резистора 4,

Множительно-делительное устройство работает следующим образом.

На шину 14 поступает сигнал-делитель Z положительной полярности, а на шины 15 и 16 - сигналы - сомножители X произвольной полярности и Y отрицательной полярности.

Генератор 5 формирует прямоугольные импульсы со скважностью два и с уровнем,

соответствующим логической 1 (фиг, 2а). Импульсы с выхода генератора 5 поступают на управляющие входы переключателей 6- 8 и на вход одновибратора 11 непосредственно, а на вход одновибратора 12 - через элемент НЕ 13, Одновибраторы 11 и 12 по передним фронтам поступающих на их входы импульсов формируют импульсы управления, амплитуда и длительность которых достаточны для запоминания в блоках 9 и 10 сигналов, поступающих на их информационные входы. Импульсы с выхода одно- вибратора 11 (фиг. 26) поступают на управляющий вход блока 9, а импульсы с выхода одновибратора 12 (фиг.-2в) - на управляющий вход блока 10.

Во время действия импульсов генератора 5 переключатели 6-8 находятся в состоянии, изображенном на чертеже, сток полевого транзистора 1 подключается к шине 14, затвор- к выходу операционного усилителя 2, а исток через резистор 3 - к шине 16. Под действием сигнала с выхода усилителя 4.проводимость канала полевого транзистора 1 изменяется до тех пор, пока не уравняются токи через канал полевого транзистора 1 и резистор 3, т.е. до выполнения условия:

,(1)

где GI - проводимость канала полевого транзистора 1;

6з- проводимость резистора 3.

Проводимость Gi из уравнения (1) определится

(2)

Управляющее напряжение с выхода усилителя 2, под действием которого проводимость полевого транзистора 1 принимает значение, соответствующее уравнению 2, запоминается во время действия импульса одновибратора 11 блоком 9 и сохраняется постоянным в течение.всего промежутка времени между импульсами одновибратора 11.

В паузах между импульсами генератора 5 переключатели 6-8 находятся в состоянии, противоположном изображенному на чертеже, сток полевого транзистора 1 подключен к шине 15, затвор - к выходу блока 9, а исток через резистор 4 - к выходу усилителя 2. В эти промежутки времени усилитель 2 совместно с каналом полевого транзистора 1 и резистором 4 образуют масштабирующий узел. На выходе усилителя 2 и на информационном входе блока 10 формируется напряжение U. определяемое равенством

Gi

Сл

где G/i - проводимость резистора 4,

С учетом уравнения (2) полученное уравнение можно записать в следующем виде:

U

Сз X Y GA 2

Напряжение с выхода усилителя 2 под действием управляющих импульсов одно- вибратора 12 запоминается блоком 10 и с его выхода поступает на шину 17.

Таким образом, на шине 17 устройства формируется напряжение, прямо пропорциональное сигналам-сомножителям на шинах 15 и 16 и обратно пропорциональное сигналу-делителю на шине 14, т.е, предлагаемое устройство осуществляет операции умножения и деления.

В предлагаемом устройстве, в отличие от прототипа, масштабирование сигнала осуществляется с помощью того же полевого транзистора, что и регулировка коэффициента передачи сигнала. Это исключает присущую прототипу погрешность за счет неидентичности полевых транзисторов, что повышает точность выполнения операции умножения-деления.

Формула изобретения

Множительно-делительное устройство, содержащее операционный усилитель, эле- мент с управляемым сопротивлением, выполненный на полевом транзисторе, первый и второй масштабные резисторы, один вывод первого масштабного резистора является входом первого сигнала сомно- жителя устройства, инвертирующий вход

операционного усилителя соединен с источником полевого транзистора, неинвертирующий вход - с общей шиной устройства, а выход - с одним выводом второго масштабного резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены с первого по третий переключатели, генератор импульсов, два одновибратора, элемент НЕ и два блока выборки-хранения, выход первого из которых является выходом устройства, выход операционного усилителя соединен с информационными входами блоков выборки-хранения, управляющие входы которых подключены к выходам соответственно первого -и второго одновибраторов, первый и второй информационные входы первого переключателя являются соответственно входом сигнала-делителя и входом второго сигнала-сомножителя устройства, а выход соединен со стоком полевого транзистора, затвор которого соединен с выходом второго переключателя, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к информационному входу и выходу второго блока выборки-хранения, исток полевого транзистора соединен с выходом третьего переключателя, первый и второй информационные входы которого соединены с вторыми выводами соответственно первого и второго масштабных резисторов, выход генератора импульсов соединен с управляющими входами переключателей, входом первого одновибратора и через элемент НЕ - с входом второго одновибратора.

Сущность изобретения: устройство содержит операционный усилитель 2, полевой транзистор 1, два масштабных резистора 3, 4, три переключателя 6-8, генератор 5 импульсов, два блока выборки-хранения 9, 10, два одновибратрра 11, 12, элемент НЕ 13. 2 ил.