Аналоговое устройство для умножения Советский патент 1979 года по МПК G06G7/16 

1

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в аналоговых вычислительных устройствах и системах автоматического управления.

Известно аналоговое устройство для умножения, содержащее два нелинейных функциональных преобразователя, сумматор и блоки выделения модуля 1.

Наиболее близким техническим решение.м к изобретению является аналоговое устройство для умножения, содержащее блоки выделения полусуммы и полуразности, входы .которых соединены со входами устройства, а выходы блоков выделения полусуммы и полуразности соответственно через первый и второй нелинейные элементы с первым и вторым входами выходного сумматора 2.

Недостаточная точность работы известных устройств обусловлена тем, что в любом режиме работы часть ячеек хотя бы одного из нелинейных элементов не принимает участия в формировании выходного напряжения, так как напряжение на выходе этого элемента оказывается меньше порога отпирания

ЭТИХ ячеек. Работа устройства для умножения основана на реализации соотношения У. Y - - (iL-. (1) 2,а

где Л, Y - напряжения, соответствующи е

сомножителям..

Его анализ показывает, что при любом сочетании сомножителей максимальное напряжение, одновременно поступающее на входы нелинейных элементов, не превышает значения -|- (где Е - шкала устройства умножения).

Как известно, погрешность нелинейных элементов $ обратно пропорциональна квадрату числа ячеек п, посредством которых осуществляется кусочно-линейная аппроксимация параболы

6, 1

Из выражения (1) следует, что по крайней мере, -J- ячеек из 2п ячеек нелинейных элементов не принимает участия в формировании выходного напряжения устройства умножения.

Целью изобретения является повышение точности умножения.

Поставленная цель достигается тем, что предложенное устройство дополнительно содержит компаратор, ключ, усилитель, блок

выделениямаксимума й третий нёлинейный элемент, выход которогочерез последоватеттьно соединенные ключ и усилитель соединен с третьим входом выходного сумматора и непосредственно с: чгетвертым входом выходного, сумматора. Входы блОК Г Ш ления Максимума соёдииены хоответственйо с вы ходами блоков выделения полусуммы и полуразности, а выход - со входом третьего нелинейногр элемента. Входы компаратора соединены соответственно с выходом блока выделения полуразности и с источником положительного опорного напряжения, а вь1х;од - с управляющим входом ключа.

Структурная схема устройства изображена на чертеже.

Оно содержит первый и второй нелинейные элементы 1, 2, выходы которых соединены с выходом сумматоров 3, блок выделения максимума 4, вь1ход которого соединен со входом третьего нелинейного элемента 5, выход которого соединен с выходным сумматором непосредственно и через ключ 6 и усилитель 7, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 8, блоки 9, 10 выделения полусуммы и полуразности.

Рассмотрим работу устройства.

При реализации соотнощения (1) в случае, когда положительные напряжения, соответствующие полусумме и полуразности сомножителей, первый нелинейный элемент 1 осуществляет кусочно-линейную аппроксимацию параболы при сигналах на входе, мёньщйх чем половин шкалы устройства в четвертом квадранте, второй нелинейный элемент 2 - в первом квадранте. Третий нелинейный элемент 5 осуществляет кусочнолинейную аппроксимацию параболы при сигналах на входе, больщих, чем половина щкалы устройства в четвертом квадранте.

Когда напряжение на выходе блока 9 прёвыщает значение EI2, через выделениямаксимума 4 оно поступает на вход элемента 5, выходное напряжение которого суммируется с выходным напряжением элемента 1. В этом режиме ключ 6 разомкнут, так как напряжение на выходе блока 10 меньще -|- и с выхода усилителя 7 на вход суммирующего усилителя сигнал не поступает. Таким образом, в этом случае реализуется соотношение (1).

Когда напряжение на выходе блока 10 превышает /2, через схему выделения максимума 4, оно поступает на вход элемента 5, В этом режиме напряжение на ваходекомпа ратора 8 меняет знак, ключ 6 замыкается.

661560

и выход усиЛйтеля 7 с коэффициентом усиления «минус два подключается ко входу усилителя 3. В результате напряжение с выхода элемента 5 суммируется с усиленным в раза рт проинвёртированным напряжением с выхбда усилителя 7.

Таким образом, в этом случае реализуется соотнощение (1).

Каждый нелинейный элемент состоит из 2п/3 ячеек, т. е. общее число ячеек равно числу ячеек в прототипе 2п. Это эквивалентно использованию в прототипе двух нелинейных элементов с числом ячеек, равным 4п/3. При этом в предложенном устройстве not-рещность- аппроксимации 5 снижается в (4/3) 1,78 раз по сравнению с известными устройствами, а следовательно, повышается точность работы предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Аналоговое устройство для умножения, содержащее блоки вьцеления полусуммы и 25 полуразности, выходы которых соединены со входами устройства, а выходы блоков выделения полусуммы и полуразности соответственно через первый и второй нелинейные элементы соединены с первым и вторым входами выходного сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности умножения, оно дополнительно содержит компаратор, ключ, усилитель, блок выделения максимума и третий нелинейный элемент, выход которого через последовательно соединенные ключ и усилитель соединен с третьим, входом выгодного, сумматора и непосредственно с четвертым входом выходного сумматора; входы блока выделения максимума соединены соответственно с выходами блоков выделения полусуммы иполуразности, а вб1ход - со входом третьего нелинейногоэлемента; входы компаратора соединены соответственно с выходом блока выделения полуразности и с источником положительного опорного напряжения, а выход- с управляющим входом ключа. ;

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пр{Тменение и проектирование операционных усилителей. Под ред. Дж. Грэма. М., «Мир, 1974.

0 2. Авторское свидетельство СССР № 115979, кл. G 06 G 7/16, 1955. , :

Т - - --- -- - - -:

ВыхоЗ