Четырехквадрантное делительное устройство Советский патент 1982 года по МПК G06G7/161 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для деления мгновенных значений сигналов.

Известны четырехквадрантные делительные устройства, выполненные по замкнутой компенсационной схеме и содержащие делитель, блок перемножения и блок сравнения f 1 1

Однако малое быстродействие и большой энергопотребление электромагнитных реле в таких устройствах ограничивают область их применения.

Наиболее близким к изобретению является четырехквадрантное делительное устройство, содержащее операционный усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, первг11Й вход которого соединен с выходом блока перемножения, первый вход которого соединен с выходом операционного усилителя, дополнительный блок перемножения и блок возведения в квадрат, вход которого является первым входом устройства, а

выход соединен со вторым входом блока перемножения, причем входы дополнительного блока перемножения соединены с вхо- дами устройства, а выход - со вторым входом блока сравнения f 2j .

При условии достаточно малых погрешностей отдельных блоков общая погрешность устройства равна сумме погрешностей квадратора, блока сравнения и

10 двух блоков перемножения. Практически, погрешностью блока сравнения в большинстве случаев можно пренебречь, а погрешность квадратора имеет примерно такую же величину, как и погрешность

15 блоков перемножения. Таким образом, общая погрешность устройства по крайней мере втрое превосходит погрешность блоков перемножения. Кроме того, данное четырехквадрантное дел 1тельное устрой20ство является сравнительно сло.жным и по количеству элементов примерно втрое сложнее, чем входящие в его состав блоки перемножения.

39О

Поль изобретения - упрощение устройства, повышение его точности, а также расширение диапазона входных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что четырехквадрантное делительное устройство, содержащее блок умножения, первый вход которого является первым входом устройства, блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, и выходной усилитель,

выход которого является выходом устройства, дополнительно содержит блок выделения модуля суммы и блок выделения модул разности, первые входы которых объединены и подключены к первому входу блока умножения, вторые входы объединены и подключены к выходу блока сравнения, а выходы соответственно подключены к первому и второму входам выход ного усилителя, выход которого подключен ко второму входу блока умножения, второй вход блока сравнения является вторым входом устройства.

Кроме того, первые входы блока выде ления модуля суммы и блока выделения модуля разности соединены с первым входом блока умножения через дополнительно введенный усилитель-ограничитель вход которого подключен к первому входу устройства.О

На фиг. 1 приведена функциональная схема четырехквадрантного делительного устройства ; на фиг. 2 - функциональная схема варианта устройства с расширенным динамическим диапазоном деления.

Устройство содержит блок 1 умно;кения, блок 2 сравнения, выходной усилитель 3, блок 4 выделения модуля суммы, блок 5 выделения модуля разности и усилитель-ограничитель 5.

Четырехквадрантное делительное устройство работает следующим образом.

Из сигнала блока 1 умножения, соответствующего произведению частного на делитель, в блоке 2 сравнения вычитается сигнал делимого, поступающий на второй вход устройства. После усиления разностный сигнал V с выхода блока 2 сравнения поступает на входы бло- ка 4 выделения модуля суммы и блока 5 выделения модуля разности, выходные сигналы которых поступают на входы выходного усилителя 3 и алгебраически суммируются. В зависимости от знака сигнала, поступающего на вход устройства, выполняется одно из равенств

либоZ -V (1)

14

Можно показать, при правильном выборе знаков и величины коэффициентов суммирования на выходном усилителе, выполняется )авенство

IV-X,(2)

откуда , во всех четырех . квадрантах.

Соотношения ( 1) выполняются при условии JKV|7// | (3), поэтому . обычно выбирают К , что допустимо, так как обычно при Iv/ 0,1 делители такого типа не применяют из-за большого влияния аппаратурной погрешности блока умножения.

При использовании в устройстве множительных блоков с большим динамическим диапазоном, например логирифмического типа, выполнение условия (при К 10) может привести к сужению динамического диапазона деления. В этом случае введение дополнительного усилителя-ограничителя (фиг. 2) позволяет увеличить величину К при малых значениях и тем самым, расширить динамический диапазон устройства.

Как обычно, для повышения быстродействия выходной усилитель может имет встроенный ограничитель.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным упрощено, так как не содержит в своем составе квадратора и одного из двух множительных устройств. Введение в его состав дополнительных блоков выделения модуля суммы и модуля разности, а также усилителя-ограничителя не приводит к большому усложнению так как объем оборудования этих блоков в несколько раз меньше, чем у квадрато или блока умножения.

Операции выделения модуля суммы и модуля разности могут быть выполнены достаточно точно, например с использованием прецизионных ограничителей на операционных усилителях с нелинейными цепями обратной связи, поэтому вносимо ими погрешностью можно пренебречь. В этом случае .погрешность устройства определя ется погрешностью блока умножени помноженной на крутизну функции (3), что примерно втрое меньше, чем соответствующая погрешность известного устройства при использовании в нем квадратора и множительного блока того же типа.

Таким образом, технико-экономический эффект предлагаемого устройства заключается примерно в трехкратном точности и одновременном ювышении прошении. Ф : р м у п а изобр:е тения 1. Четырехквадрантное делительное устройство, содержащее блок умножения, первый вход которого является первым входом устройства, блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, и выходной усилитель, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его точности, оно содержит блок выделения модуля суммы и блок вьщеления модуля разности, первые входы которых объединены и подключены к пер вому входу блока умножения, вторые входы объединены и подключены к выходу блока сравнения, а выходы соответст а 4 9 16 венно по/жлючены к первому и второму входам выходного усилителя, выход которого подключен ко второму входу блока умножения, второй вход блока сравнения является вторым входом устройства. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с- целью расширения динамического диапазона входных сигналов, первые входы блока вьоделения модуля суммы и блока вьщеления модуля разности соединены с первым входом блока умножения через дополнительно введенный усилитель-ограничитель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Томович Р. и Каоплюс У. Быстродействующие аналоговые вычислительные мащины, Мир , 1964, с. 163. 2. Авторское свидетельство СССР № 579626, кл. Q 06G 7/161, 1976 (протртип).