Устройство для умножения Советский патент 1981 года по МПК G06G7/161 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ

I

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может найти применение в информационно .-измерительных преобразо вателях.

Известно время-импульсное -уст-, ройство для умножений с осреднением потока широтно-мЪдулированных импульсов, содержащие импульсный делитель напряжения и фильтр ij.

Недостатком его является малое быстродействие и небольшая величина выходного напряжения.

Для повьпиения величины выходного напряжения можно использовать схему время-импульсного устройства ун ножения 2.

Недостатком этого устройства .ляется его инерционность.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для умножения, содержащее усилитель постоянного тока, сумматор, запоминающее устройство, интегрирующий усилитель, блок управления, три ключа, сглаживающий фильтр, резистор обратной связи(.

Недостатком известного устройства, помимо его сложности, является зна- : чительная инерционность в случае невыполнения условий настройки, реально всегда имеющая место из-за изменений величины коэффициента переда- чи быстродействующего блока. Время

10 отработки устройством изменения величины сомножителей зависит от вет личины постоянной времени сглаживающего фильтра, и с ростом последней возрастает Инерционность же сгла15живающего фильтра с целью уменьшения амплитуды пульсаций на выходе устройства выбирается большой.

Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства.

20

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для умножения, содер ащее переключатель, управляющий вход которого является первым входом устройства, первый неподвижный конг такт переключателя подключен к шине нулевого потенциала, два сглаживающих фильтра, входы которых объедине ны, и сумматор, выход которого является выходом устройства, введен . дифференциальный усилитель, инвертирунщий вход которого подключен к выходу первого сглаживающего фильтр неинвертирующий вход - к выходу второго .сглаживающего фильтра и к первому входу Сумматора , а вы ход - ко второму входу сумматора , входы сглаживающих фильтров подключены к подвижному контакту ключа, второй неподвижный контакт которого является вторым входом устройства. На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для умножения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство для умножения содержи ключ 1, сглаживающие фильуры 2 и 3, дифференциальный усилитель 4, у сумматор 5. Работа схемы происходит следующим образом. На один вход устройства подается напряжение U, являющееся одним из входных сигналов, а на другой вход - скважность импульса (9 tx/Т являющаяся вторым входным сигналом, причем на время t/ переключатель 1 замкнут в верхнее положение, а на остальное, время периода подключен к шине нулевого потенциала. На фиг. 2 приняты следзпощие обозначения : напряжение на выходе переклю ; чателя 1, ир, Up- напряжение на выходах фильтров 2 и 3 соответственно, постоянная составляющая, напряжение на выходе дифференциального усилителя 4. Устройство для умножения работает следующим образом. Постоянная времени Х сглаживающего фильтра 3 выбирается вдвое больше постоянной времени 2 сглаживающего фильтра 4. В результате амплитуда пульсаций на выходе фильтра 3 оказывается вдвое меньше амплитуды пульсаций на выходе фильтра 2. Постоянная составляющая напряжения U.. на выходах общих фильтров одинакова Выходные напряжения фильтров 3 и 4 подаются на инвертирующий и неииверт 84 рующий входы дифференциального уси-- ления 4, у которого коэффициенты передачи .по входам равны единице. В результате на выходе усилителя 4 буг дет отсутствовать напряжение, пропорциональное постоянной составляющей напряжения Цц , а напряжение пульсаций по величине равно напряжению пульсаций на выходе фильтра 3, но имеет противоположный ему знак, (в усилителе 4 происходит вычитание выходных напряжений U(j) , иф соответственно фильтров 2 и 3.). В сумматоре 5 напряжеьшя пульсаций с выхода фильтра 3 и с выхода усилителя 4 вычитаются и в идеальном случае напря жение пульсаций на выходе сумматора 5 равно нулю. Следовательно, напряжение на выходе сумматора 5 будет определяться только постоянной составляющей напряжения фильтра 3. Постоянные времени tOf и С2 могут отличаться необязательно в два раза. В этом случае также можно практически полностью устанить пульсации на выходе устройства установлением соответствующего коэффициента передачи по одному из входов сумматора 5. При скачкообразном -изменении напряжения и напряжение постоянной составляющей на выходе фильтра и будет иметь вид выходе фильтра 2 Напряжение постоянной составлящей на выходе дифференциального усилителя 4 в этом случае уже не будет равно нулю, а составит величину /г (е - 1) -V.r Величина же постоянной времени Т ь бирается не из условия минимум пуль-. сации, а из условия, чтобы за время Т конденсатор фильтра не успел полностью перезарядиться. Достаточно для этого выбрать 2 Т . В этом случае можно взять Т-/ 2 Т. Из выражения (1) следует, что ус-. тановление напряжения Uy(c точностью в 1% происходит за время не пре вышагащее 5 Т, что намного меньше, чем время переходного процесса в известном устройстве. Во время испытаний устройства выбиралось Т « 1у и время переходного процесса с точностью в 1% не превьшало 5 мс. Для сравнения при расстройке известного устройства на 2% и Т 1мс: время вхождения в 1% зону составило 0,05 с. Быстродействие предлагаемого устройства в несколько раз больше, чем у известного. Это достигается тем, что постоянные времени фильтров выбираются не из условия подавления пульсаций до допустимой величины, а из условия отсутствия полного перезаряда в течении периода конденсаторов фильтров. Подавление же пульса;ций обеспечивается благодаря применению специально организованной стру туры. Формула изобретения Устройство для умножения, содерж щее переключатель, управляющий вход которого является первым входом уст ройства, первый неподвижный контакт переключателя подключен к шине нулевого потенциала, два сглаживающих фильтра, входы которых объединены, и сумматор, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введен дифференциальный усилитель, инвертирупяций вход которого подключен к выходу первого сглажидакщего фильтра, неинвертирующий вход - к выходу второго сглаживающего фильтра и к первому входу сз мматора, а выход - ко второму входу сумматора, входы сглаживающих фильтров подключены к подвижному контакту ключа, второй неподвижный контакт которого является вторым входом устройства. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1.Смолов В. Б., Угрюмов Е. П. Время-импульсные вычислительные устрройства. Л., Энергия, 1968, с. 9, рис. 5. . 2.Смолов В, В., Угрюмов Е. П. Время-импульсные вычислительные.устройства. Л., Энергия, 1968, с. 20, рис. 10. , 3.Авторское свидетельство СССР № 533935, кл. G 06 G 7/161, 1975 (прототип).

и

Ь.5

-i-1

IIZJ

в о

.