Множительно-делительное устройство Советский патент 1978 года по МПК G06G7/16 

(54) МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ. УСТРОЙСТВО ляемое инерционностью резистивной схе мы сравнения и усилителя рассогласова ния . Целью изобретения является повышение быстродействия множительно-делительного устройства при сохранении вы сокой точности вычислений. Поставленная цель достигается тем, что в предложенное множительно-делительное устройство введены преобраэов тели длительности импульсов в напряже ние делимого и делителя, первые входы которых соединены с выходом соответствующего входного блока сравнения, вторые входы-с выходом генератора так товых импульсов, а третьи входы - соответственно с источниками положитель ного и отрицательного постоянных напряжений, первый сумматор, входы которого соединены, с выходами всех преобразователей длительности импульса в напряжение, преобразователь напряжени в длительность импульса, первый вход которого подключен к выходу первого сумматора, а второй вход - к выходу генератора тактовых импульсов, запоми нающий блок, вход которого через введенный ключ соединен с выходом генера тора экспоненциального напряжения,при чем управляющий вход ключа связан с выходом преобразователя напряжения в длительность импульса, второй сумматор, один вход которого соединен с вы ходом запомингиощего блока, а другой вход - с выходом усилителя рассогласо вания. Выход второго сумматора, являю щийся выходом-устройстаа, соединен с четвертым входом выходного блока срав нения . На чертеже представлена принципиальная схема множительно-делительного устройства. Устройство содержит генератор экспо ненциального напряжения 1, выход кото рого соединен с первым входом вых дного блока сравнения 2 и первыми входами входных блоков сравнения делимого 3 и делителя 4, вторые входы которых подключены к выходам соответствую щих источников входных сигналов 5. Выход генератора тактовых импульсов 6, соединен с управляющим входом генератора 1, с третьими входами всех блоков сравнения 3,4 и со вторым входом блока сравнения 2. Источники положительного 7 и отрицательного 8 постояных напряжений соединены соответственно с четвертыми входами блоков сравнения 3 и 4. Третий вход блока сравнения 2 подключен к источнику8. Выходы блоков сравнения 3, 4 и 2 подключены к соответствующим входам резисти.вно-емкостного блока сравнения 9, выход кото рого соединен со входом усилителя рассогласования 10. Первые входы преобразователей длительности импульса в напряжение делимого 11 и делителя 12 соединены с выходом соответствующего блока сравнения 3, 4 вторые входы - с выходом генератора 6, а третьи входы с источниками 7 и 8, Входы первого сумматора 13 соединены с выходами всех преобразователей длительности импульса в напряжение 11, 12. Первый вход преобразователя напряжения в длительность импульса 14 подключен к выходу первого сумматора 13, а второй вход к выходу генератора 6. Вход запоминающего блока 15 через ключ 16 соединен с. выходом генератора 1, причем управляющий вход ключа 16 связан с выходом преобразователя 14. Один вход второго сумматора 17 соединен с выходом запоминающего блока 15, а другой вход - с выходом усилителя рассогласования 10. Выход сумматора 17, являющийся выходом устройства, соединен с четвертым входом блока сравнения 2. Устройство работает следующим образом . Устройство предназначено для реализации зависимости L 5. где П - знак произведения; UjjITj - входные напряжения, выполняющие роль сомножителей делителя и делимого;bf,Cj - степени сомножителей г К - коэффициент преобразования. Положим, что имеются только два входных напряжения 1X0 и ТГ , следовательно, выходное напряжение устройства в этом случае должно иметь вид вых Выходное напряжение гёнератс а 1 где tig- начальное напряжение экспоненты;t - постоянная времени, подается на первые входы блоков сравнения 3, 4 и 2. На вторые входы этих блоков подаются сравниваемые напряжения - выходное и напряжение сомножителей от соответствующих источников входных сигналов 5. Выходной сигнал всех блоков сравнения 2, 3, 4 представляет собой прямоугольный иМпульс,амплитуда которого определяется величиной напряжения источников 7 и 8,а длительность - вели

Чиной сравниваемого напряжения соответственно.

и.

U

,,i

вы у

Ни

и.

Эти импульсьа поступают на входы блока сравнения 9, выходное напряжение uTJ которого усиливается усилителем рассогласования 10 и поступает на вход сумматора 17.

При большом коэффициенте усиления усилителя рассогласования 10 можно считать и для средних токов получаем

Et« Ei

вых

(5)

т.тг„

т-тг.

где Т - период частоты генератора 6. С учетом выражения (4) из выражения (5) после преобразования получим

и

(6)

и

где

л ;К -т--- b«-2-,

т. т

а

в устройстве импульсы с выходов блоков сравнения 3,4 поступают не только на входы блока сравнения 9, но -:и на входы преобразователей 11 и 12, которые как и блоки сравнения 3, 4 за питаны от источников 7 и 8. На выхода преобразователей 11, 12 образуются напряжения, пропорциональные длительностям выходных импульсов, «с. аи„ где К о, и Kf, - коэффициенты передачи преобразователей 11, 12. Полярность этих напряжений завиоит от того, является ли соответствующий сомножитель делимым или делителем.Напряжения, определенные выражениями(7) поступают на входы сумматора 13. Его выходное напряжение TJr-Ха а Хн и, (в) - коэффициенты передагде Ка и К чи по соответствующим входам сумматора 13, преобразуется с помощью преобразователя 14 с коэффициентом передачи Kj момент окончания импульса ty на короткое время замыкается ключ 16, и

сигнал с генератора 1 поступает на вход запоминакяцего блока 15, на выходе которого образуется напряжение, пропорциональное значению Ug в момент ty

., ,

(ш)

где TJ)5 «К ig соответственно выходное 10 нагфяжение и коэффициент передачи запоминающего блока 15.

Подставив в формулу (10) значение t(j из формулы (9), с учетом формул (7) и (8) получим после преобразования 15

IT

15 „ot.f -flc-i

(а) rt о

где

л ь К л К „ К |д.

Напряжение U,g поступает на сумматора 17, и его выходное нние будет

(lij

вы.Х.7-11,5; где к ,7 - коэффициент передачи сумматора 17. С учетом формулы (11) из формулы (12) получим bu ,T-«i5--.-5-T :jrr- (14) м о Сравнивая формулы (13)и (6), видим что при условиях p.b,ci«C, K,-k,5--i эти выражениясовпадают, причем поскольку преобразование осуществляется на .безынерционных элементах, выходное напряжение появляется за время, меньшее, чем, эт. Такую настройку схемы, когда выполняются условия (14), назовем начальной. При начальной настройке схемы, очевидно, чтоА1Г«0. Следовательно, выполнив условия (14), можно получить выходное напряжение устройства, даже исключив из его состава инерционные элементы, а именно блок сравнения 9 и усилитель рассогласования 10.. А так как дополнительные элементы схемы безынерционны,это приводит практически к мгновенной (за время меньшее, чём ЗТ) отработке скачка напряжения любого из сомножителей или группы сомножителей. Однако точное выполнение условий (14) вызывает ряд трудностей, особенно при изменении окружающих условий, например температуры. В этом случае напряжение U-gbix оказывается не точно равно . Это приводит к появлению А и У отличного от нуля, которое усили вается усилителем рассогласования 10, и его выходное напряжение, поступая на вход сумматора 17, добавляется к напряжениюIJ jiijj , так, чтобы оно снова приблизилось к. Ujjjjix, т.е. чтобы д1Г«0 Из рассмотрения работы устройства при двух входных сигналах нетрудно видеть, что устройство аналогична работает, и лри большем числе входных сигналов, входящих в формулу (1) Предлагаемое устройство, имея боль шее быстродействие, позволяет значительно расширить область применения множительно-делительных устройств, по строенных на логарифмическом принципе Формула изобретения Множительно-делительное устройство содержащее генератор экспоненциального напряжения, выход которого соединен с первым входом выходного блока сравнения и первыми входами входных блоков сравнения делимого и делителя, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих источников вход ных сигналов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с уп равЛяющим входом генератора экспоненциального напряжения с третьими входами всех входных блоков сравнения и со вторым входом выходного блока срав нения, источники положительного и отрицательного постоянных напряжений,, соединенные соответственно с четверты ми входами входных блоков сравнения делимого и входных блоков сравнения делителя, причем третий вход выходного блока сравнения подключен к источнику отрицательного постоянного напря жения, выходы входных и выходного бло ков сравнения подключены к соответствьтощим входам резистивно-емкостного блока сравнения, выход которого соединен со входом усилителя рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены преобразователи длительности импульса в напряжение делимого и делителя, первые входы которых соединены с выходом соответствующего входного блока сравнения, вторые входы - с выходом генератора тактовых импульсов, а третьи входы - соответственно с источниками положительного и. отрицательного постоянных напряжений, первый сумматор, входы которого соединены с вьгходами Bciex преобразователей/длительности импульсов в напряжение, преобразователь .напряжения в длительность нмпульда., первый вход которого 1подключ0н к выходу первого суьяматорн,. а второй вход - к выходу генерат ра тактовых импульсов, запоминающий блок, вход которого через введенный клк}ч соединен с выходом гененератора экспоненциального напряжения, причем управляющий вход ключа связан с выходом преобразователя напряжения в длительность импульса, второй сумматор, один вход которого соединен с выходом запоминающего блока, а другой вход - с выходом усилителя рассогласования; причем вход второго сумматора, являющийся выходом устройства,соединен с четвертым входом выходного блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 392507,кл. Q 06 Q 7/16, 1971. 2.Патент США 3586838,кл.235150.5, 1971.,, 3.Лихтииндер М.Я. Экспоненциальные Моделирующие устройства в информационно-измерительных системах.Энергия, 1971, с. 52, рис. 3-16.