DE1243427B - Schaltungsanordnung zur Multiplikation dreier variabler elektrischer Groessen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G06g

Deutsche Kl.: 42 m4 - 7/16

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

G19477IXe/42m4
24. April 1956
29. Juni 1967

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Multiplikation dreier variabler elektrischer Größen.

Es ist bekannt, Ringmodulatoren unter Verwendung von vier nichtlinearen Schaltmitteln, wie Gleichrichter, und linearen Schaltmitteln zur Kopplung der Eingangs- und Ausgangssignale mit den genannten nichtlinearen Schaltmitteln auf verschiedenen Gebieten der Elektrotechnik und Elektronik zu verwenden. Ein Ringmodulator hat zwei Eingangssignale S_x und Sy und ein Ausgangssignal S_w. Das Ausgangssignal S_w enthält das Produkt S_x ■ S_y und lautet: S_w = k · S_x · Sy. Die Funktionen eines Ringmodulators können in der Weise betrachtet werden, daß man diesen als elektrische Doppelmultiplikationsstufe ansieht.

Es ist eine Multiplikationsschaltung bekannt, bei welcher das Produkt zweier Faktoren durch zweite Potenzen von Teilen der einzelnen Faktoren ausgedrückt wird. Sollen mit dieser Schaltung Produkte aus mehr als zwei Faktoren gebildet werden, so müssen mehrere Multiplikationsstufen hintereinandergeschaltet werden, und es muß die Multiplikation in einzelnen Schritten nacheinander ausgeführt werden. Da die bekannte Schaltung nichtlineare Elemente enthält, ergeben sich bei Hintereinanderschaltung der Kreise unterschiedliche Zeitverzögerungen für die einzelnen Größen, wodurch die Schaltung unsymmetrisch wird. Außerdem ist für die Durchführung einer Multiplikation in zwei Stufen nacheinander ein größerer Zeitaufwand erforderlich.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Additions-Subtraktions-Schaltung, welche die drei zu multiplizierenden Größen S_x, S_y und S_z in vier, den Aggregaten Schaltungsanordnung zur Multiplikation dreier
variabler elektrischer Größen

Anmelder:

Eiichi Goto, Tokio-To

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,

München 22, Widenmayerstr. 5

Als Erfinder benannt:
Eiichi Goto, Tokio-To

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 25. April 1955 (11665)

S_x + Sy + S_z, -S_x +Sy-S₂

S_x S_y S₂, und — S_x — Sy

proportionale Zwischengrößen überführt, daß vier nichtlineare Schaltmittel von annähernd gleicher kubischer Kennlinienform, welche die ihnen von der Additions-Subtraktions-Schaltung jeweils zugeführten Zwischengrößen in die dritte Potenz erheben, vorgesehen sind, und daß ein Additionsausgangskreis vorgesehen ist, in welchem die von den vier nichtlinearen Schaltmitteln potenzierten Zwischengrößen addiert werden. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können alle drei Eingangssignale gleichzeitig eingegeben und entnommen werden. Die Multiplikation erfolgt durch parallelgeschaltete Stufen gleichzeitig, so daß die Zeitverzögerung in allen Teilen gleich ist und die Schaltung vollständig symmetrisch ist.

Bei Bildung der variablen elektrischen Größen durch Wechselspannungsamplituden besteht die genannte Additions-Subtraktions-Schaltung vorzugsweise aus drei Transformatoren, welche je eine Primärwicklung, der jeweils eine der zu multiplizierenden drei Wechselspannungen zugeführt wird, und je vier Sekundärwicklungen, deren jede mit je einer Sekundärwicklung aller anderen Transformatoren zur Bildung von den genannten Zwischengrößen entsprechenden Wechselspannungen in Serie geschaltet ist, besitzen.

Die genannte Additions-Subtraktions-Schaltung kann aus vier Transformatoren bestehen, welche je eine Sekundärwicklung und je drei Primärwicklungen besitzen, deren jede mit je einer Primärwicklung aller anderen Transformatoren so in Serie geschaltet ist, daß die diesen drei Serienschaltungen zugeführten drei zu multiplizierenden Wechselströme in den Sekundärwicklungen der vier Transformatoren den genannten Zwischengrößen entsprechende Wechselströme erzeugen.

Der genannte Additionsausgangskreis kann auch aus einem einzelnen Transformator bestehen, welcher vier Primärwicklungen, denen jeweils die vier potenzierten Zwischengrößen in Form von Wechselströmen zugeführt werden, und eine Sekundärwicklung, die das Ausgangssignal als Wechselstrom abgibt, besitzt.

Die genannte Additions-Subtraktions-Schaltung und der genannte Additionsausgangskreis können zu-

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sammen aus vier Transformatoren aufgebaut sein, welchen über je drei zur Bildung der Zwischengrößen entsprechend gepolte Wicklungen jeweils die drei zu multiplizierenden Größen als Wechselströme in Serieneinspeisung zugeführt werden und über die Serienschaltung je einer weiteren Wicklung das Ausgangssignal als Wechselspannung entnommen wird, wobei jeder Transformator über je eine fünfte Wicklung jeweils mit einem der genannten vier nichtlinearen Schaltmittel belastet ist. Statt des Anschlusses von vier nichtlinearen Schaltmitteln über je eine fünfte Wicklung können die Transformatoren selbst als nichtlineare Schaltmittel ausgebildet sein, indem ihre Wicklungen auf ferromagnetischen Kernen von entsprechender Kennlinienform aufgebracht sind.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann als binäre Additionsstufe in Ziffernrechenmaschinen verwendet werden, wobei die Binärziffern durch die Polaritäten der drei Eingangssignale und des Ausgangssignals gebildet werden. Sie kann auch als Koinzidenzstufe für die Dreifachkoinzidenz der drei Eingangssignale oder als ein durch zwei der drei Eingangssignale gesteuertes Doppelkoinzidenzgatter für das dritte Eingangssignal verwendet werden, wobei die erstgenannten Steuereingangssignale eine von zwei Formen, vorhanden oder nicht vorhanden, annehmen. Sie kann als Doppelmodulator verwendet werden, wobei die drei Eingangssignale von einer Modulationswelle und einer ersten und zweiten Trägerwelle gebildet werden. Sie kann schließlich auch als eine durch zwei der drei Eingangssignale gesteuerte zweistufige Dreifachumpolschaltung für das dritte Eingangssignal verwendet werden, wobei die erstgenannten beiden Steuereingangssignale eine von drei Formen: Plus-Polarität, nichtvorhanden oder Minus-Polarität, annehmen.

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 ein elektrisches Schaltschema zur Veranschaulichung des Grundprinzips der Erfindung,

Fig. 2A bzw 2B bzw. 2C bzw. 2D zeigen die Schaltschemata von Ausführungsformen von linear wirkenden Kreisen zum Zuführen und Entnehmen der Signale,

F i g. 3 ist das Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 4 veranschaulicht schematisch die Arbeitsweise der elektrischen Dreifachmultiplikation nach der Erfindung,

F i g. 5 ist ein Schaltbild einer vollständigen binären Additionsstufe, die sich der Dreifachmultiplikationsschaltung gemäß der Erfindung bedient, und

Fig.6A und 6B sind Tabellen zur Erläuterung der Funktion der Dreifachmultiplikationsschaltung gemäß der Erfindung.

In F i g. 1 werden die drei Eingangssignale S_x, S_y und S_z an die drei Eingangsklemmen t_x bzw. t_y bzw. t_z gelegt. / ist ein linear arbeitender Kreis für die Verteilung der Eingangssignale. Das heißt, er nimmt die drei Eingangssignale S_x, S_y und S_z auf und erzeugt die folgenden vier Signale U₁, M₂, M₃ und M₄.

= s_r

Die vier Signale M₁, M₂, U₃ und M₄ werden auf die vier nichtlinearen Schaltmittel JV₁, JV₂, JV₃ und JV₄ verteilt. Wenn die Eingangssignale S_x, S_y und S₂ in Form der Spannungen V_sx, V_sy und F₅₂ gegeben werden, kann der Kreis/ nach Fig. 2A geschaltet sein. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in den Zeichnungen bestimmte Wicklungen der Transformatoren T_x, T_y und T_z getrennt aufgeführt; natürlich sind die Wicklungen eng zusammengewickelt. In Fig. 2A

ίο werden die Eingangsspannungen V_sx, V_sy und V_s2 den Primärwicklungen der drei Transformatoren T_x bzw. T_y bzw. T_z aufgeprägt. Die vier Signale V_{a v} Vuv V₁₁₃ und V₁₁₁, die auf die vier nichtlinearen Schaltmittel JV₁, JV₂, JV₃ und JV₄ verteilt werden, wer-

den den seriengeschalteten Sekundärwicklungen der vier Transformatoren entnommen. Wenn aber die Eingangssignale in Form von Strömen I_sx, I_sy und 7_S2 gegeben werden, kann der linear wirkende Kreis/ für die Verteilung der Eingangssignale nach F i g. 1 entsprechend Fig. 2B geschaltet sein. In Fig. 2B werden vier Transformatoren T₁, T₂, T₃ und T₄ verwendet.

Die Primärwicklungen der genannten Transformatoren sind seriengeschaltet und erhalten die Eingangsströme I_sx, I_sy und I_sz aufgeprägt. Dier vier nichtlinear wirkenden Schaltmittel JV₁, JV₂ und JV₃ sowie JV₄ sind jeweils an die Sekundärwicklungen der Transformatoren gelegt, und die verteilten Ströme /_al, /_a2, I₁₁₃ und I_{11 i} fließen jeweils durch die erwähnten

nichtlinearen Schaltmittel.

In F i g. 1 können für die vier nichtlinearen Schaltmittel JV₁, JV₂, JV₃ und JV₄ nichtlineare Widerstände, Glühkathodenröhren, Transistoren, sättigungsfähige Induktanzen mit ferromagnetischem Kern, ferroelekirische kapazitive Widerstände, Gasentladungsröhren u. dgl. sein, die nichtlinearen Charakter haben, d. h. bei denen Ausgangsspannung bzw. -strom nicht proportional zu Eingangsspannung bzw. -strom steht. Die vier nichtlinearen Schaltmittel JV₁, JV₂, JV₃ und JV₄

sind so gewählt, daß sie dieselben Charakteristiken aufweisen. Daher stehen die jedem nichtlinearen Schaltmittel JV,- zu entnehmenden Ausgangssignale U₁ in völlig gleichem Verhältnis zu jedem Eingangssignal M₁-, worin i ein fortlaufender Index, also 1, 2, 3 und 4 ist. Mit anderen Worten, alle vier Funktionen Ui(ul), welche das Verhältnis zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal jedes der vier nichtlinearen Schaltmittel JV,- bezeichnen, haben dieselbe Form. Ferner ist jedes der nichtlinearen Schaltmittel so ausgeführt, daß die Polarität des Ausgangssignals umgekehrt wird, wenn eine Polaritätsumkehrung des Eingangssignals stattfindet. Mit anderen Worten, die Funktion U_t(u_t) stellt eine ungerade Funktion dar: U_t{—u_t) — — Ui(U₁). Bei Verwendung von Drosselspulen mit ferromagnetischem Kern, von ferrodielektrischen kapazitiven Widerständen oder symmetrischen nichtlinearen Widerständen, von denen jeder eine in bezug auf seinen Nullpunkt symmetrische Charakteristik hat und keine Gleichrichterwirkung aufweist, als nichtlineare Schaltmittel JV₁-, ist das Verhältnis zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal durch die folgende Formel (2) gegeben:

Uo =

S_x Sy i

= a_x Ui + a₃ Ui^s

a₅ uf

«3 =

U, =

S_x

'Sy-.

(1)

S_X Sy

worin a_v a₃, a₅ ... Konstanten sind und U₁ also eine ungerade Funktion darstellt. Im Falle der Verwendung nichtlinearer Drosselspulen ist jeder Term nach

der Zeit zu integrieren oder zu differenzieren, und das Ergebnis ist im wesentlichen dasselbe. Jedoch im Falle nichtlinearer Schaltmittel mit Gleichrichterwirkung, wie Dioden, Gleichrichter, Glühkathodenröhren oder Transistoren erhält die Beziehung folgendes Bild:

Ui = a₀ + CL₁ Ui + a₂ uf + a₃tH³ + · · ·, (3)

worin a₀, a_v a₂, a_a ... Konstanten und U₁ keine ungerade Funktion wegen des Bestehens gerader Potenzen sind. In solchem Falle muß ein Filter od. dgl. auf der Ausgangsseite verwendet werden, um nur die Grundwelle und die ungeraden Harmonischen getrennt von den geraden Harmonischen zu entnehmen. Dieser Vorgang beseitigt die Wirkungen der geraden Potenzen in der Formel (3), da die geraden Potenzen nur gerade Harmonische des Eingangssignals erzeugen.

A in F i g. 1 ist ein linear wirkender Kreis für die Entnahme des Ausgangssignals, das vier Signale U₁, U₂, U₃ und U_i vereinigt, die die vier nichtlinearen Schaltmittel N₁, N₂, N₃ und N₁ durchlaufen haben und das Ausgangssignal S,„ liefert. Das Ausgangssignal S_w ist die Summe der vier Signale U₁, U₂, U₃ und £/₄:

S„= U₁+ U₂+ U₃+ f/₄.

(4)

Der lineare Kreis A für die Entnahme des Ausgangssignals kann entsprechend Fig. 2 C und 2 D geschaltet sein. In Fig. 2C wird ein Transformator mit vier Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung verwendet. Die vier SignalströmeZy₁, I_U2,1₁,₃ und I_Vi, die aus den vier nichtlinearen Schaltmitteln fließen, werden jeweils den Primärwicklungen des Transformators zugeführt. Der Ausgangsstrom I_w wird der Sekundärwicklung entnommen. Diese Art Linearkreis für die Vereinigung des Ausgangssignals ist dann vorzuziehen, wenn die nichtlinearen Schaltmittel JV₁, N₂, N₃ und N₄ nach F i g. 1 hohe Ausgangsimpedanzen aufweisen. In Fig. 2D werden vier Transformatoren T_{1 a}, T_{2 a}, T_{3 a} und T_ia, jeder mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, verwendet. Die in den nichtlinearen Schaltmitteln erzeugten vier Signalspannungen V_Uv V_Ü2, V_U3 und V[j _i werden jeweils den Primärwicklungen der vier Transformatoren zugeführt und so vereinigt. Die Ausgangsspannung V_w wird den seriengeschalteten vier Sekundärwicklungen der vier Transformatoren entnommen. Diese Art Linearkreis für die Entnahme des Ausgangssignals ist vorzuziehen, wenn die nichtlinearen Schaltmittel N₁, N₂, N₃ und N₄ nach F i g. 1 niedrige Ausgangsimpedanzen aufweisen.

Wie im Zusammenhang mit der Schaltung für die Zuführung der Eingangssignale erläutert, kann man unter Berücksichtigung der Charakteristiken der Eingangssignale und der nichtlinearen Schaltmittel die eine oder die andere der Transformatorenkombinationen, eine für die Eingangssignalkreise und die andere für die Ausgangssignalkreise, anwenden.

Im Falle der Zuführung der Eingangssignale S_x, S₁, und S_z an die Eingangsklemmen t_x, t_y und t₂ in F i g. 1 werden die an den nichtlinearen Schaltmitteln erzeugten Signale CZ₁, U₂, U₃ und U_i aus den Formeln (1) und (2) wie folgt abgeleitet:

U₁ = O₁U₁+ a₃ U₁ ³ + O₅ M₁ ⁸

= O₁(S_x + Sy + S_z) + O₃(S_x +Sy+ S_z)³ + U₅(S_x +Sy-*- -S₂)⁵ + U₂= U₁(S_x-Sy-S₂)+ O₃(S_x- Sy- S_zf+ O₅(S_x-Sy-SzY + U_s = Ci₁ (--S_x +Sy- Sz) + a₃ (-S_x +Sy- S_z)³ + a_s (-S_x +Sy- S₂)⁵ + CZ₄ = U₁ (S_x -Sy+ Sz) + O₃ (S_x -Sy+ Sz)³ + O₅ (S_x -Sy+ S_Z)^S +

(5)

Wenn diese vier Signale durch den Ausgangskreis vereinigt werden, bekommt das Ausgangssignal S_w in der Formel (4) folgendes Bild:

S₁₀= S_x- Sy Sz- k, (6)

worin /c eine symmetrische Formel von S_x-, S/ und S_z ² darstellt. Wenn die Eingangssignale S_x, S_y und S₂ so klein sind, daß die fünfte Potenz und weitere höhere Potenzen in Formel (5) vernachlässigt werden können, nimmt die Formel (6) folgende Form an:

S₁₀ = 2Aa₃- S_x- S_y

(7)

Daher enthält das Ausgangssignal S_n, das dreifache Produkt S_x -Sy-S₂ der drei Eingangssignale als Faktor, und es wird damit eine elektrische Dreifachmultiplikationsschaltung mit dem Ringmodulator gleichartigen Charakteristiken erhalten, wobei der genannte Modulator im wesentlichen eine Doppelmultiplikationsschaltung darstellt.

F i g. 3 zeigt das elektrische Schaltbild einer Dreifachmultiplikationsschaltung gemäß der Erfindung, worin der in Fig. 2B aufgeführte Kreis für den linear wirkenden Eingangskreis und der in Fig. 2D aufgeführte Kreis für den linear wirkenden Ausgangskreis verwendet wird. In F i g. 3 werden vier Transformatoren T_{1 a}, T_2a, T_3a und T_ia mit je fünf Wicklungen verwendet. Eine Wicklung jedes Transformators bildet über ein nichtlineares Schaltmittel N einen geschlossenen Stromkreis, und drei Paar Eingangsklemmen t_x, t_y und t₂ sowie ein Paar Ausgangsklemmen t_w werden durch Serienschaltung der übrigen vier Wicklungen erhalten. Wenn Eingangssignalströme I_sx, I_Sy und I_S2 den Eingangsklemmen t_x bzw. ty bzw. t₂ zugeführt werden, enthält die den Klemmen t_w entnommene Ausgangssignalspannung V_sw das dreifache Produkt I_sx · I_sy · I_S2 der drei Eingangsströme, wie aus den obigen Beschreibungen und aus Formel (6) hervorgeht. Die Pfeile in F i g. 3 zeigen die Richtung der Polarität, d. h. die Vorwärtsrichtung im Falle der Verwendung nichtlinearer Schaltmittel mit Gleichrichterwirkung an. In einem solchen Fall muß eine Siebschaltung auf der Ausgangsseite zur Beseitigung gerader Harmonischer vorgesehen werden. Wenn ferner in F i g. 3 Transformatoren, in denen die Wicklungen auf einem leichtsättigbaren, ferromagnetischen Kern gewickelt sind, verwendet werden, können diese Transformatoren selbst als die vier nichtlinearen Schaltmittel N verwendet werden. In diesem Fall werden ferromagnetische Kerne mit nichtlinearem Magnetisierungscharakter verwendet, und die fünften Wicklungen der Transformatoren in Fig. 3, die mit den nichtlinearen Schaltmitteln N verbunden sind, können weggelassen werden, wodurch der Aufbau der Schaltung beträchtlich ver-

einfacht wird. Die letzterwähnte Mültiplikationsschaltung ist in dem Teil T.P.C. der Fig. 5 dargestellt. Ferner haben in der Schaltung nach F i g. 3 die vier Paare der Klemmen t_x, t_y, t₂ und t_w ein vollkommen symmetrisches Verhältnis zueinander, so daß die Wahl hinsichtlich der für den Eingang und für den Ausgang zu verwendenden Klemmen ganz freisteht. Wenn beispielsweise die Ströme I_sy, I₈₂ und I_sw den Klemmen t_y bzw. t₂ bzw. t_w zugeführt wird, wird die Spannung V_3x mit dem dreifachen Produkt I_sy · I₃₂ · I_sw als Faktor an den Klemmen t_x erzeugt.

Wie bereits erwähnt, kann die Dreifachmultiplikationsschaltung gemäß der Erfindung verschiedenen Zwecken dienen, indem die obenerwähnten Merkmale verwendet werden. Die Dreifachmultiplikationsschaltung nach der Erfindung kann als solche in Analog-Computern und auch als Doppelmodülationsschaltung verwendet werden. Da die Arbeitsweise eines Gegentaktmodulators, wie eines Ringmodulalators, im wesentlichen derjenigen einer Doppelmultiplikationsschaltung entspricht, kann der Doppelmodulationsvorgang eines Gegentaktmodulators wie folgt zerlegt werden:

OtP ^==z ^z * "il Und iJq ⁼⁼ ^x ' >$y 5 je

worin S_x die modulierende Welle, S_y die erste Trägerwelle, S_a die modulierte erste Trägerwelle, S₂ die zweite Trägerwelle und S_w die Ausgangswelle bezeichnen. Die Dreifachmultiplikationsschaltung gemaß der Erfindung kann die obenerwähnten beiden Vorgänge gleichzeitig bewirken.

Da ferner die Dreifachmultiplikationsschaltung gemäß der Erfindung das Merkmal aufweist, daß das Ausgangssignal S_w nur bei gleichzeitigem Bestehen der drei Eingangssignale S_x, S_v und S₂ erzeugt wird, wie aus Formel (6) ohne weiteres hervorgeht, kann sie als Dreifachkoinzidenzdetektorstufe zur Feststellung der Koexistenz der drei Eingangssignale und als Doppelkoinzidenzgatterstufe verwendet werden. Es wird angenommen, daß S_x das zu sperrende oder durchzulassende Signal und S_y und S₂ die Steuersignale sind, weiche eine von zwei Formen: vorhanden (nicht Null) oder nicht vorhanden (Null) annehmen. Dann wird das Signal S_x dem Ausgang S_w zugeführt, wenn und nur wenn beide Steuersignale S₃, und S₂ vorhanden sind, und eine Doppelkoinzidenzgatterstufe wird erhalten.

Ferner nimmt entsprechend Formel (6) das Verhältnis zwischen den Polaritäten der Eingangssignale und der Polarität des Ausgangssignals die in F i g. 6 A angegebene Form an. Die Polarität des Ausgangssignals S_w wird umgekehrt, wenn die Polarität eines der Eingangssignale S_x, S_y und S₂ ebenfalls umgekehrt wird. Dementsprechend kann die Dreifachmultiplikationsschaltung nach der Erfindung als zweistufige Dreifachumpolschaltung entsprechend F i g. 4 verwendet werden. Es wird angenommen, daß S_x das Eingangssignal und S_y und S₂ die Steuersignale sind, welche jeweils eine von drei Werten annehmen: Plus-Polarität, fehlende oder Minus-Polarität. Dann wird das Eingangssignal S_x auf den Ausgang S_w übertragen, als ob die beiden Umpolschalter in F i g. 4 durch die Steuersignale S_y und S₂ bewegt würden.

Wenn Binärziffern 1 und O, die gewöhnlich in Ziffer-Computern verwendet werden, nicht durch das Vorhandensein oder Fehlen von Signalen, sondern durch die Plus- oder Minus-Polarität von Signalen ausgedrückt werden, drücken die Polaritäten nach Fig. 6A Binärziffern nach Fig. 6B aus.

Fig. 5 zeigt als Beispiel eine Dreifachmultiplikationsschaltung gemäß der Erfindung, wie sie für eine binäre Additionsstufe eines Rechners verwendet werden kann. T.P.C. (Fig. 5) bezeichnet die Dreifachmultiplikationsschaltung, welche vier Tranfonnatoren enthält, die auf vier sättigbaren ferromagnetischen Kernen S₁, B₂, B₃ und B₄ gewickelt sind. Wie bereits erwähnt, werden die mit Kernen versehenen Transformatoren selbst als nichtliheares Schafenittel verwendet. Die Wicklungsrichtung der genannten Transformatoren scheint von derjenigen in Fi g. 3 verschieden zu sein, jedoch ist das Ergebnis dasselbe, wenn die Richtung aller mit den Klemmen t_x verbundenen Wicklungen und aller Wicklungen des magnetischen Kerns S₃ umgekehrt wird. Den Eingangsklemmen t_x, t_y und t₂ werden Signalströme zugeführt, die jeweils eine Binärziffer in der oben beschriebenen Weise darstellen. Die Spannung an den Ausgangsklemmen t_w stellt die Binärsumme der Eingangsbinärziffern dar. Bei den durchgeführten Versuchen wurden Cu-Zn-Ferrit-Toroid-Kerne mit einem Außendurchmesser von 4 mm, einem Innendurchmesser von 2 mm und einer Stärke von 1 mm für S₁, S₂, S₃, S₄ verwendet. Den Eingangsklemmen wurden Signalströme einer Frequenz von 1 MHz mit einer Amplitude von etwa 70 mA zugeführt; es wmde eine Ausgangsspannung entsprechender Polarität von etwa 100 mV erhalten. Wenn einer der drei Eirfgangsströme nicht vorhanden war, lag die an den Klemmen t_w auftretende Ausgangsspannung unter 2 mV. Folglich kann die in F i g. 5 dargestellte Schaltung als Gatterstufe mit einem Sperrverhältnis 1: 50 verwendet werden.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Multiplikation dreier variabler elektrischer Größen, gekennzeichnet durch eine Additions-Subtraktions-Schaltung, welche die drei zu multiplizierenden Größen S_x, S_y und S₂ in vier, den Aggregaten S_x+S_y-\-S₂, S_x-S_y-S₂, -S_x+S_y-S₂ uöd —S_x—S_y+S₂ proportionale Zwischengrößen überführt, durch vier nichtlineare Schaltmittel von annähernd gleicher kubischer Kennlmienform, welche die ihnen von der Addttiorrs-Subtraktions-Schaltung jeweils zugeführtert Zwrschetfgrößen hl die dritte Potenz erheben, und drrfcfi einen Additionsausgangskreis, irr welchem die von den vier niehtlinearen Schaltmitteln potenzierten Zwischengrößen addiert werden.

2. Schaltungsanordnung zur Multiplikation dreier variabler elektrischer Größen, die von Wechselspannungsamplituden gebildet werden, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Additions-Subtraktiorrs-Schahtmg aus drei Transformatoren besteht, weiche je eine Primärwicklung, der jeweils eine der zu multrpiizierenden drei Wechselspanntmgen zugeführt wird, und je vier Sekundärwicklungen, deren jede mit je einer Sekundärwicklung aller anderen Transformatoren zur Bildung von den genannten Zwischengrößen entsprechenden Wechselspannungen in Serie geschaltet ist, besitzen.

3. Schaltungsanordnung zur Multiplikation dreier variabler elektrischer Größen, die von

Wechselstromamplituden gebildet werden, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Additions-Subtraktions-Schaltung aus vier Transformatoren besteht, welche je eine Sekundärwicklung und je drei Primärwicklungen besitzen, deren jede mit je einer Primärwicklung aller anderen Transformatoren so in Serie geschaltet ist, daß die diesen drei Serienschaltungen zugeführten drei zu multiplizierenden Wechselströme in den Sekundärwicklungen der vier Transformatoren den genannten Zwischengrößen entsprechende Wechselströme erzeugen.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Additionsausgangskreis aus einem einzelnen Tranformator besteht, welcher vier Primärwicklungen, denen jeweils die vier potenzierten Zwischengrößen in Form von Wechselströmen zugeführt werden, und eine Sekundärwicklung, die das Ausgangssignal als Wechselstrom abgibt, besitzt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Additionsausgangskreis aus vier Transformatoren besteht, welche je eine Primärwicklung, der jeweils eine der vier potenzierten Zwischengrößen in Form von Wechselspannung zugeführt wird, und je eine Sekundärwicklung, die mit den Sekundärwicklungen der übrigen Transformatoren zur Spannungsaddition in Serie geschaltet ist, besitzen.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Additions-Subtraktions-Schaltung und der genannte Additionsausgangskreis zusammen aus vier Transformatoren aufgebaut sind, welchen über je drei zur Bildung der Zwischengrößen entsprechend gepolte Wicklungen jeweils die drei zu multiplizierenden Größen als Wechselströme in Serieneinspeisung zugeführt werden und über die Serienschaltung je einer weiteren Wicklung das Ausgangssignal als Wechselspannung entnommen wird, wobei jeder Transformator über je eine fünfte Wicklung jeweils mit einem der genannten vier nichtlinearen Schaltmittel belastet ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß statt des Anschlusses von vier nichtlinearen Schaltmitteln über je eine fünfte Wicklung die Transformatoren selbst als nichtlineare Schaltmittel ausgebildet sind, indem ihre Wicklungen auf ferromagnetischen Kernen von entsprechender Kennlinienform aufgebracht sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als binäre Additionsstufe in Ziffernrechenmaschinen, wobei die Binärziffern durch die Polaritäten der drei Eingangssignale und des Ausgangssignals gebildet werden.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Koinzidenzstufe für die Dreifachkoinzidenz der drei Eingangssignale, wobei die drei Eingangssignale eine von zwei Formen: vorhanden oder nicht vorhanden, annehmen.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als als ein durch zwei der drei Eingangssignale gesteuertes Doppelkoinzidenzgatter für das dritte Eingangssignal, wobei die erstgenannten beiden Steuereingangssignale eine von zwei Formen: vorhanden oder nicht vorhanden, annehmen.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Doppelmodulator, wobei die drei Eingangssignale von einer Modulationswelle und einer ersten und zweiten Trägerwelle gebildet werden.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als eine durch zwei der drei Eingangssignale gesteuerte zweistufige Dreifachumpolschaltung für das dritte Eingangssignal, wobei die erstgenannten beiden Steuereingangssignale eine von drei Formen: Plus-Polarität, nicht vorhanden oder Minus-Polarität, annehmen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Radio Mentor, Dezember 1952, H. 12, S. 592 bis 595.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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