Четырехквадратное аналоговое множительное устройство Советский патент 1982 года по МПК G06G7/161 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в составе, систем автоматического управления.

ИзвесГно время-импульсное множительное устройство, содержащее шиpoiHO-импульсный модулятор, вход которого подключен к первому входу устройства, а выход - к управляющему входу переключателя, при этом второй вход устройства непосредственно и через инвертор подключен к информационным входам переключателя, выход которого через фильтр соединен с выходом устройства tl.

Это устройство имеет ограниченную точность из-за погрешности, обусловленной непостоянством сопротивления открытого ключа переключателя и наличием тока утечки закрытого ключа переключателя при изменении величины и полярности коммутируемого напряжения.

Наиболее близким,к предлагаемому является четырехквадратное аналоговое множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, подключенный выходом к управляющим входам дйух ключей, информационный вход одного из которых непосредственно, а другого через инвертор соединены с входом устройства, а выходы соединены между собой, и фильтр, включенный на выходе устройства 2, . Недостатком множительного устройства является большая погрешность умножения, которая растет с уменьшением сомножителя Ои.

Цель изобретения - повышение точ10ности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в четырехквадратное аналоговое множительное устройство, содер-. жащее широтно-импульсный модулятор,

5 первый и второй ключи, управляющие входы которых подключены к выходу широтно-импульсного модулятора, инвертор, вход которого является первым входом устройства, а выход под20ключен к информационному входу первого ключа, информационный вход второго ключа подключен к входу инвертора, и фильтр, выход которого является выходом устройства, введены первый и

25 второй масштабирующие элементы, третий и четвертый ключи и релейный элемент, выход которого подключен к управляемым входам третьего и четвертого ключей, входы первого масштабирующего элемента, релейного элемента и информационный вход третьего ключа объединены и являются вторым В.ХОДОМ устройства, ВЫХОДЕЦ первого мастабирующего элемента и третьего ключа объединены и подключены к вхо ду широтно-импульсного модулятора, выходы первого и второго ключей объ динены и через параллельно соединен ны второй масштабирующий элемент и четвертый ключ подключены к входу фильтра. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит широтно-импульсный модулятор 1, первый и втор ключи 2 и 3 на полевых транзисторах инвертор 4, фильтр -5, первый и втор масштабирующие элементы 6 и 7,релей ный элемент 8, третий и четвертый ключи 9 и 10. Выход широтно-импульсного модуля тора 1 подключен к управляющ тм входам первого и второго ключей 2 и 3, информационный вход ключа 2 непосредственно, а ключа .3 череэ инвертор4 соединены с первым входом устройства, выходы ключей 2 и 3 объ динены и подключены к входу второ.го масштабирующего элемента 7 и информационному, входу четвертого клю ча 10, управляющие входы третьего и четвертого ключей 9 и 10 соответственно подключены к выходу релейного элемента 8, вход которого соединен с информационным входом ключа 9, входом первого масштабирующего элемента 6 и является вторым входом устройства. Выходы третьего ключа 9 первого масштабирующего элемента 6 соединен с входом широтно-импульсного модуля тора 1; выходы четвертого ключа 10 и второго масштабирующего элемента объединены и подключены к входу фил ра 5, выход которого является выходом устройства. Масштабирующие элементы .6 и 7 мо гут быть выполнены в виде резистивного делителя. К быстродействию ключей 9 и 10 не предъявляются высокие требования, поэтому во избежание внесения дополнительных погрешностей за счет нестабильности сопротивления открыт ключей и наличия тока утечки закрытых ключей эти ключи выполнены н электромагнитных реле. Четырехквадратное делительное устройство работает следующим обраром. МодуляТгОр генерирует импульсы, коэффициент заполнения которых пропорционален величине сомножителя U Выходной сигнал модулятора управляет коэффициентом передачи ключей 2 , на полевых транзисторах, на информационные входы которых подается сигнал второго сомножителя U;, Допустим, что максимальный уровень входных сигналов Ux max и- Uu KUDU и выходного сигнала Up max равен 10 В, уровено срабатывания Upen ре.пейного элемента 8 с зоной нечувствительности равен 1 В. При /Uy/ 1 в с выхода релейного элемента 8 с зоной нечувствительности на управляющие входы третьего и четвертого ключей 9 и 10 поступает сигнал, вызывающий замыкание контактов этих ключей. При этом выходное напряжение устройства определяется выражением ио - 6(1 -). Е - постоянный коэффициент, определяющий мастаб умножения ; С - величина ошибки умножения. Величина ошибки при Uy О и изменении сигнала Ux от минимального до максимального значений определяет-, ся выражением € U;KO + К,(2) где KQ - нелинейный коэффициент, зависящий от величины и полярности входного напряжения Uf.; К - постоянный коэффициент. Коэффициент К принимает нулевое значение, если при на выходе устройства установлен нуль. Относительная погрешность умножения в точке с учетом уравнений (1) и (2) определяется выражением IWJy SUo ио-1г1ш При i Uu l( в с выхода релейного элемента а с зоной нечувствительности на управляющие входы третьего и четвертого ключей 9 и 10 поступает сигнал, вызывающий размыкание контактов этих ключей. При этом выходной сигнал устройства равен -fuxuaui .4. е (1 1 где К.и Ку - коэффициенты передачи соответственно первого и второго масштабирукядих элементов 6 и 7 (для сохранения масштаба умножения устройства Кб j ) . Относительная погрешность в точке будет равна Uun§ о„ fiiilZTli ,.. - U. . -g-gДля того, чтобы величина сигнала на входе модулятора (при размыкании контактов третьего ключа 9) не превышала максимально допустимого значения,- необходимо, чтобы величина коэффициента передачи Kg первого масштабирующего элемента 6 не превышала значения- и tf mOlL и реп ; При принятых значениях ирел 1 и Uy mcflc 10В можно принять KS рав ным 10, а Kf соответственно равньлм 0,1. При этом относительная погрешно в точке определяется выражением / lOUu ( + Сравнивая выражение (3) и (6), можно заключить, что погрешность у ножения в точке при значениях вход ного сигнала | В уменьшается на порядок по сравнению с прототипом. Таким образом, наличие двух мас штабирующих элементов, двух ключей релейного элемента с зоной нечувст вительности и новых связей между элементами позволяет повысить точность устройства за счет уменьшени проходной ошибки. Формула изобретения Четырехквадратное аналоговое мн жительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, перв и второй ключи, управляющие входы которых подключены к выходу широтноимпульсного модулятора, инвертор, вход которого является первым входом устройства, а выход подключен к информационному входу первого ключа, информационный вход второго ключа . подключен к входу инвертора, и фильтр, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены первый и второй масштабирующие элементы, третий и-четвертый ключи и релейный элемент, выход которого подключен к управляемым входам третьего и четвертого ключей, входы первого масштабирукяцего элемента, релейного элемента и информационный вход третьего ключа объединены и являются вторым входом устройства, выходы первого масштабирующего элемента и третьего ключа объединены и подключены к входу широтно-импульсного модулятора,выходы первого и второго ключей объединены и через параллельно соединенные второй масштабирующий элемент и четвертый ключ подключены к входу фильтра. Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 1 524192, кл. G 06 G 7/161, 1974. 2.Электроника, 1978, т, 51, 3, с. 58 - 59 (прототип).

t/xl t/