Устройство для умножения аналоговых сигналов Советский патент 1980 года по МПК G06G7/16 

Изобретение относится к аналоговым вычислительным устройствам, в которых вычислительные операции выполняются путем изменения электрических и маг нитных величин, в частности к устройствам для умноже1шя аналоговых величин, основанным на промежуточном преобразовании перемножаемых сигналов в магнитный поток. Известно четырехквадратное множительное устройство, содержащее неподвиг вые П-образные, магнитопроводы с обмот . ками возбуждения и измерения и подвижный магнитопровод, выполненный в виде прямоугольной пластины, расположенной внутри неподвижных магнитопроводов l Известно также устройство для умножения напряжений, построенное на да- чшсах Холла, автокомпенсаторе напряжения, преобразователе ток-напряжение, дифференциальном усилителе и источнике эталонного тока, в котором один из перемножаемых сигналов (токов) преобразуется в пропорциональную ему индукцию магнитного поля . Недостатком таких устройств является сложность КОНСТРУКЦИИ (подвижный магнитопровод в первом случае, использование автокомпенс атора напряжения и. источника эталонного тока - во втором). Кроме того, эти устройства не могут обеспечить высокую точность вьшолнения операции умноже1шя. Наиболее близким техническим реше- нием к изобретению является устройство, в котором для определения произведения используется соотношение 4(x + v)-(-v)(1) Причем этот вычислительный метод реализуется на основе суперпозиции маг нитных потоков, пропорцио11Ш1ьных пере- множаемым сигналам З. Устройство содержит аналоговый двухвходовой сумматор, источник эталонного тока и два дифференциальных преобразователя ток-часгота, каждый из которых снабжен фильтром разност ной частоты и индуктивтц,1ми элементами, внут37

и которых расположены квантовые частотные атчики, подключенные выходами к фильтам. Выходы обоих фильтров соединены о входами сумматора. Один из индуктивных элементов каждого дифференциального преобразователя образован двумя абочими обмотками с параллельно расположенными магнитными осями и ортогональной им опорной обмоткой, а второй индуктивный элемент каждого дифференциального преобразователя состоит из одной опорной обмотки. Все опорные обмотки устройства подключены к источнику эталонного тока, а рабочие обмотки попарно подключены ко входам устройства. Рабочие обмотки подключены ко входам устройства таким образом, что в зоне расположения рабочего датчика одного из дифференциальных преобразователей создается магнитный поток, пропорциональный сумме входных величин, а в зоне расположения рабочего датчика второго дифференциального преобразователя - их разности. Выходы преобразователей 1 и 2 соединены со входами аналогового выходного сумматора 13. Катушки 3, 5, 7 и 9 подключены к первому входу 14 устройства, а катушки 4, 6, 8 и 1О к второму входу - 15. При этом катушки, принадлежашле индуктивным элементам одного преобразователя , подключены к соответствуюшим входам встречно друг другу (катушки3 и 5, 4 и 6 и т.д.).

Встречно включенные катушки формируют равные по величине, но противоположно ориентированные магнитные потоки, пропорциональные той же из перемножаемых величин, которая подана на соответствующи1й вход.

Если считать, что катушки, помеченные символом ц , формируют отрицательу ные магнитные потоки, то при подаче на входы 14 и 15 устройства аналоговых сигналов Л| и 3 возникает следующая ситуация.

КатуШки 3 и 4 создают в зоне расположения датчика 11 результирующий магнитный поток Ф К (1 , катущки 5 и 6 - поток 12 -К ( СТ + 2 ) в катушки 9, Ю - поток -К (Л -3 ).

На выходе фильтра 12 преобразовате|ПЯ 1 появляется сигнал

V 0(0 + 3j ) ,(2)

а на выходе аналогичного фильтра преобразователя 2 - сигнал

(3)

V,fc(:J, -0),

где к и с - константы.

0О4

Сигналы Vj и V поступают на входы сумматора 13, - выходной сигнал которого пропорционален произведению ( ) входнь1х сигналов.

Предлагаемое устройство полностью

реализует преимущества суммарно-разностного метода умножения аналоговых сигналов, так как равенства (2) и (З) являются строгими, а не приближенными.

Оно может быть использовано для перемножения как токов, так и напряжений постоянного тока.

Однако такое устройство из-за наличия методических погрешностей не пол-

ностью реализует потенциальную точность , метода, определяемого функцией l .

Целью изобретения является повышение точности работы и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для умножения аналоговых сигналов, содержащем два дифференциальных частотных преобразователя, входы которых соединены с соответствун щими входами устройства, а выходы связаны с входами выходного сумматора, каждый из дифференциальных часгготных преобразователей выполнен в виде фильтра разностной частоты, первый и второй

входы которого соединены с выходом соответствующего квантового частотного квадратичного датчика, расположенного внутри соответствующего индуктивного элемента. Каждый индуктивный элемент выполнен в виде двух катушек, магнитные оси которых соосны. Выводы первой и второй катушек каждого индуктивного элемента включены между шиной нулевого потенциала и соответственно между первым и вторым входами дифференциального частотного преобразователя. Одноименные катушки индуктивных элементов в каждом дифференциальном частотном преобразователе подключены

к соответствующим входам устройства встречно.

Работа устройства основана на известном свойстве квантового частотного квадратичного датчика изменять частоту генерации при изменении на направления магнитного поля на величину строго пропорциональную квадрату напряжен-, кости этого поля.

На чертеже приведена структурная

схема устройства.

В состав устройства входят дифференциальные частотные преобразователи (ток-частота) 1 и 2, кансдый из кото