Устройство для выполенения алгебраических операций Советский патент 1974 года по МПК G06G7/16 

Устройство относится к аналоговой, вычислительной и измерительной технике.

Известны устройства, в которых для выполнения операции умножения и деления используются сердечники с входными и управляющими обмотками, выпрямители и дифференциальные усилители, причем вход выпрямителя соединен с выходной обмоткой, а выход подсоединен ко входу дифференциального усилителя.

Недостатками такого устройства являются ограниченный класс решаемых задач и невысокая точность выполнения операци перемножения- деления, при увеличении числа входных сигналов, достигаемое обычным каскадным включением известных устройств.

Цель изобретения - расширить класс решаемых задач и повысить точность.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем первая выходная обмотка каждого 1редыдущего сердечника и вторая выходная обмотка каждого последующего сердечника одними выводами соединены между собой, а другими выводами подключены через соответствующие последовательно соединенные дифференциальный усилитель и выпрямитель к управляющей обмотке последующего сердечника, входная обмотка которого соединена с источником входного сигнала, а входная обмотка первого сердечника соединена через

дифференциальный усилитель со второй выходной обмоткой первого сердечника и выходной oб oткoй последнего сердечника.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

В предлагаемом устройстве каждая из первых выходпых обмоток I, 2, 3 и 4 предыдущих сердечников и соответствующая из вторых выходных обмоток 5, 6, 7 и 8 последующих сердечников одними выводами соединены между собой, а другими выводами - со входами соответствующих дифференциальных усилителей 9-12, подсоединенных через выпрямители 13-16 к соответствующим управляющим обмоткам 17-20. Выход последнего дифференциального усилителя соединен одновременно с выходом 21 устройства и со второй входной обмоткой 22 первого сердечника. Остальные входные обмотки 23-29 устройства соединены со в.ходами 30-36 соответственно.

На чертеже обмотки расположены по трем взаимно ортогональным осям (отсутствие трансформаторной связи между двумя парами входных и выходных обмоток и управляющей обмоткой, размещенных на одном сердечнике).

Устройство работает следующим образом. На каждую первую входную об.мотку предыдущего сердечника и каждую вторую входную обмотку последующего сердечника подаются

соответственно напряжение сомножителя U и напряжение делтиеля (/у. Напрял ения с соответствующих выходных обмоток подаются на соответствующий дифференциальный усилитель, осуществляющий сравнение и усиление, иосле чего через выпрямитель подаются на соответствующие управляющие обмоткн.

Таким образом, на первую входную обмотку 23 первого сердечника подается напряжение сомножителя xj, на вторую входную обмотку 24 второго сердечника - напряжение делителя Lyj. Указанные напряжения трансформируются соответственно на выходные обмотки 1 и 5, соединенные одними выводами между собой, а другими выводами со входами дифференциального усилителя 9. Осуществляется сравнение и усиление этих нанряжений. Полученное напряжение подается на управляющую обмотку 17. При достаточно больщом коэффициенте усиления усилителя устанавливается такое значение коэффициента передачи К2 на втором сердечнике, чтобы выполнялась равенство

.,,Uy.,(1)

где Ki н Кз - коэффициенты передачи на нервом и втором сердечнике (здесь и далее коэффициенты трансформации принимают равными единице).

Из равенства (I) определяется коэффициент передачи Ка

к. ...

Аналогично, подавая на первую входную обмотку 25 второго сердечника напряжение сомножителя f/x2 и на вторую входную обмотку 26 третьего сердечника напряжение делителя Uy, на выходе дифференциального усилителя

10 получим усиленное разностное напряжение, которое будучи приложенным к управляющей обмотке, позволит выполнить условия

K,U.,K,Uy,,(3)

где Кз - коэффициент передачи на третьем

сердечнике.

- Тогда для Кз. нолучим с учетом формулы (2)

1 ;х..... - AI

и

Uy..

иг

В общем случае, аналогично равенству (3) для (i-fl)-ro сердечника запищется

Ki-U,,,(5)

где Ki и Кг+1 - коэффициенты передачи на i-TOM и (i+l)-- сердечниках соответственно. Отсюда определяется Кг+i.

к i К .и

1

Ai --- - /Ci --

.-yi

На входы дифференциального усилителя 11 подаются напряжения с первой выходной обмотки (п-1)-го сердечника и со второй выходной обмотки п-го сердечника, после чего усиленное разностное напряжение подается на управляющую обмотку 19 и тем самым выполпяется условие

- л г/«-1

(7)

где Кп-ь Кп - коэффициенты передачи на (п-1)-м и п-м сердечниках соответственно.

Для коэффициента передачи Кп получим и ,и, ... и, ... (j ,

rj I V n-l jj- -я-I/o

Д„ + Kn-l Да. («)

.... --.„-i

t/,,

;-l

Паконец на первую обмотку 28 п-го сердечника подается напряжение t/x, трансформируется на выходную обмотку 4 и подается на вход диферфенциального усилителя 12, на второй вход которого подается нанряжение со

второй выходной обмотки 8 нервого сердечника. Усиленное разностное напряжение бвых, получаемое на выходе усилителя 12, подается на вторую входную обмотку 22 первого сердечника и, одновременно, через выпрямитель

16 на управляющую обмотку 20, что позволяет выполнить условие

К„и.К,и.(9)

Подставляя значение коэффициента передачи Кп, получаем

...и,, ...и и

К, Cit/вых. (10)

и и . и ... вых /

У1Уп-1

Из формул (2), (4), (6), (8) и (10) видно, что коэффициенты передачи пропорциональны отнощенню входных напряжений, т. е. происходит линеаризация коэффициента передачи. Таким образом, напряжение из выхода дифференциального усилителя 12 определяется как

и,и,...и,...

вых -

.Л.-., --.я-:

(П)

т. е. устройство реализует частное от деления произведения сомножителей на произведение (п-1)-го сомножителя. Согласно полученной формуле (11) при учете конструктивных постоянных (для однородных и изотропных сердечников) изменения их под действием дестабилизирующих факторов взаимно компенсируются, что является больщим преимуществом схемы предлагаемого устройства.

Предмет изобретения

Устройство для выполнения алгебраических

операций, содержащее дифференциальные усилители, выпрямители, источники входных сигналов и сердечники с входными, выходными и управляющими обмотками, отличающееся тем, что, с целью расщирения класса решаемых задач и повыщения точности, в нем первая выходная обмотка каждого предыдущего сердечника и вторая выходная обмотка каждого последующего сердечника одними выводами соединены между собой, а другими выводами подключены через соответствующие

последовательно соединенные дифференциальный усилитель и выпрямитель к управляющей обмотке последующего сердечника, входная обмотка которого соединена с источником входного сигнала, а входная обмотка первого сердечника соединена через дифференциальный усилитель со второй выходной обмоткой ггервого сердечника и выходной обмоткой последнего сердеч п-1ка.

гк ийь,