DE906027C

DE906027C - Multiplikationsapparat

Info

Publication number: DE906027C
Application number: DEI3977A
Authority: DE
Inventors: Edward C Dench; Arthur C Hardy
Original assignee: Interchemical Corp
Current assignee: Interchemical Corp
Priority date: 1944-07-08
Filing date: 1951-03-31
Publication date: 1954-03-08
Also published as: DE914791C; US2461895A; US2459106A

Description

Die Multiplikation wird auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeitsrechnung durchgeführt, die besagt, daß, wenn ein Ereignis a % einer Zeitlänge eintritt, und ein anderes Ereignis b % eintritt, daß dann die Zeit, während welcher beide Ereignisse gleichzeitig eintreten, das Produkt a°/₀· b°/₀ ist. Um dieses Prinzip nutzbar zu machen, wird eine Serie von Rechteckwellen für jeden Faktor, der multipliziert werden muß, erzeugt. In jeder Serie ist die Länge der Impulse im Verhältnis zur Länge der Zwischenräume zwischen den Impulsen so bemessen, daß die Länge eines Impulses, dividiert durch die Länge einer Periode, gleich dem Faktor ist. Um eine statistische Verteilung zu erreichen, welche ein genaues Multiplikationsergebnis herbeiführt, müssen die Frequenzen der Wellen in einem irrationalen Verhältnis stehen. Die Frequenzen sollten so gewählt werden, daß, wenn die Signale gemischt werden, alle Überlagerungsfrequenzen ausreichend hoch sind, um ausgefiltert zu werden, oder von kleiner Amplitude, verglichen mit der Amplitude der Wellen, die die Faktoren darstellen. Die Multiplikation wird dadurch bewirkt, daß die Serien von Rechteckwellen, welche die zu multiplizierenden Faktoren darstellen, zu einem Kollektor geführt werden, der den Prozentsatz der Zeit anzeigt, in welcher Impulse von allen Serien gleichzeitig zusammentreffen.

Bei Verwirklichung der Erfindung wird jedes Signal, welches einen zu multiplizierenden Faktor darstellt, zu einem Rechteckwellengenerator geführt. Die Generatoren erzeugen Serien von Rechteckwellen von verschiedener Frequenz. Jeder Generator wird durch das Signal, welches er empfängt, so gesteuert, daß das Verhältnis zwischen der Länge des Impulses und der

Länge der Periode in den Serien der Rechteckwellen gleich dem empfangenen Signal ist. Die Ausgangsspannungen der Generatoren sind daher Serien von Rechteckwellen, welche die zu multiplizierenden Faktoren darstellen.

Die Serien von Rechteckwellen, welche den Faktoren entsprechen, werden einem Kollektor zugeführt, welcher ein Signal erzeugt, welches gleich dem Zeitabschnitt ist, in dem Impulse gleichzeitig in allen

ίο Serien auftreten und das daher dem Produkt der Faktoren proportional ist. Die Einzelheiten des beschriebenen elektrischen Multiplikationsapparates können in großem Maß innerhalb des Rahmens der Erfindung verändert werden; aber zum Zwecke der Erläuterung wird ein besonderer Apparat beschrieben, der eine besonders günstige Ausführungsform darstellt.

Fig. ι ist ein Schaltungssehema eines als Beispiel dargestellten Rechteckwellengenerators, und

ao Fig. 2 ist ein Schaltungssehema eines beispielsweisen Kollektors.

Zum Zwecke der Erläuterung wird ein Apparat zur Errechnung des Produktes

cm (1 — y) X_cm beschrieben, c, m und (1 — y) sind Faktoren, welche veränderlich sein können, und X_em ist eine Konstante.

Elektrische Signale, z. B. Spannungsimpulse, welche jeder der Größen c, m und y entsprechen, werden den Rechteckwellengeneratoren der in Fig. 1 dargestellten Bauart zugeführt. Der obere Teil dieser Zeichnung zeigt ein Schaltungssehema und der untere Teil die Form der Welle und das Potential gegen Erde an verschiedenen Punkten des Stromkreises.

Stufe 2 ist ein üblicher Dreieckwellengenerator und Stufe 3 ein Triggerkreis, der, wenn er angestoßen ist, eine Rechteckwelle viel höherer Frequenz erzeugt als die Dreieckwelle der Stufe 2.

Die Spannung der Dreieckwelle der Stufe 2 und das Spannungssignal c von Abschnitt 1 werden addiert und an den Triggerkreis des Abschnitts 3 angelegt. Wenn die Summe der Dreieckwellenspannungen und der Spannungsimpulse die kritische Sperrspannung überschreitet, wird der Triggerkreis der Stufe 3 angestoßen und schwingt so lange, bis das Spannungssignal plus der Dreieckwellenspannung unter diesen kritischen Sperrwert abfällt. Der Prozentsatz der Zeit, in der der Triggerkreis eingeschaltet ist, ist proportional der Signalspannung. Als Ergebnis erzeugt der Triggerkreis eine Gruppe kurzer Wellen, die durch die in dem Schaubild unter den Stufen 2 und 3 des Stromkreises gezeigten Zwischenräume getrennt sind. Die Frequenz der Gruppen von kurzen Wellen ist gleich der Frequenz der in Stufe 2 erzeugten Dreieckwelle, während das Verhältnis der Länge jeder Gruppe von Wellen zu der Länge der Periode gleich der Impulsspannung c ist.

Die Schwingungsgruppen der Stufe 3 werden der Stufe 4 zugeführt, die ein Gleichrichter ist, der diese Schwingungen in Gleichstromimpulse umwandelt, welche die üblichen Rechteckwellen formen. Diese Rechteckwellenimpulse werden zu einem Kraftverstärker geführt, der die Stufe 5 des Stromkreises bildet. Wenn die am Ausgang der Stufe 4 liegende Spannung an das Gitter des Kraftverstärkers der Stufe 5 angelegt wird, bleibt die restliche Welligkeit unter der Gittersperrspannung und erscheint daher nicht am Ausgang der Stufe 5 (s. Wellenformen unter Stufe 4 und 5 in Fig. i).

Die Ausgangsspannung der Stufe 5 besteht aus einer Aufeinanderfolge von Rechteckwellen, in welcher die effektive Länge des positiven Impulses dem Signal entspricht, welches zu der Stufe 2 geführt wird. Diese Ausgangsspannung kann auch einem Umkehrkreis zugeführt werden, der die Stufe 6 des gesamten Stromkreises darstellt. Die Ausgangsspannung des Umkehrkreises ist eine Aufeinanderfolge von Rechteckwellen, in denen die effektive Länge des positiven Impulses 1 minus dem Signal entspricht, das der Stufe 2 zugeführt wird.

Die Pfeile entlang der Grundlinie der verschiedenen Stufen, die in Fig. 1 dargestellt sind, zeigen die Verbindung mit den Gleichspannungen an. Die erforderlichen Vorspannungen werden durch das Schaubild an der Grundlinie der Fig. 1 wiedergegeben, das das Spannungsverhältnis zwischen jeder Stufe und Erde anzeigt.

Fig. 2 zeigt einen Rechteckwellenkollektor. Dieser empfängt eine Aufeinanderfolge von Rechteekwellen, welche die Werte c, m und (1 —■ y) darstellen. Die Rechteckwellensignale, welche c und m darstellen, können der Stufe 5 des in Fig. 1 dargestellten Rechteckwellengenerators entnommen werden, welchem Spannungsimpulse zugeführt werden, die die Werte c und m darstellen. Das Rechteckwellensignal, das den Wert (1 —■ y) darstellt, kann von der Stufe 6 des in Fig, ι dargestellten Rechteckwellengenerators entnommen werden, welchem ein Spannungsimpuls zugeführt wird, welcher den Wert y darstellt.

Auf der linken Seite der Fig. 2 sind die Leitungen der Rechteckwellengeneratoren und Umkehrkreise gezeigt, welche die Rechteclcwellensignale erzeugen, die die Werte c, m, (1 — y) darstellen. Diese drei Leitungen werden miteinander und mit dem Steuergitter einer Mehrgitterröhre verbunden, um eine negative Vorspannung zu erzeugen, so daß der Anodenstrom der Röhre unterbrochen ist, außer wenn in allen drei miteinander verbundenen Leitungen gleichzeitig positive Spannungsimpulse auftreten. Jedesmal, wenn dies eintritt, wird die Spannung genügend positiv, um den Anodenstrom in der Mehrgitterröhre fließen zu lassen. Die Amplitude der Stromimpulse, die so in dem Anodenstrom der Mehrgitterröhre erzeugt werden, wird durch die Spannung des Schirmgitters der Röhre gesteuert. Die Schirmgitterspannung wird mittels eines Potentiometers so eingestellt, daß die Amplitude des Anodenstroms proportional der Konstanten X _cm ist. Der mittlere Anodenstrom stellt das Produkt der Amplitude der Stromimpulse und des Bruchteils der Zeit dar, in dem solche Impulse auftreten. Er ist infolgedessen proportional dem Produkt

cm(i~y) X_cm

Um einen Impuls zu erhalten, der dem mittleren Anodenstrom proportional ist, wird die Anode der Röhre mit einem .RC-Filter verbunden, dessen Zeit-

konstante groß genug ist, um die Frequenzen der Rechteckwellenzüge und der Überlagerungsfrequenzen auszufiltern, so daß eine Gleichspannung entsteht, die dem mittleren Anodenstrom proportional ist. Die Zeitkonstante des Filters ist jedoch klein genug, um genügend rasche Veränderungen zu gestatten, die eine der benutzten Rechengeschwindigkeit angemessene Auflösung gewährleisten.

Der Anodenstrom geht durch einen Belastungswiderstand L, der mit dem Filter verbunden ist. Der von dem Filter abgegebene Spannungsimpuls ist daher dem mittleren Anodenstrom proportional und stellt j infolgedessen das gesuchte Produkt dar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Errechnung eines Produktes mittels Wechselspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzahl dieser Faktoren entsprechende Rechteckwellenserien verschiedener, zueinander in einem irrationalen Verhältnis stehender Frequenzen erzeugt werden, und zwar derart, daß die effektiven Impulslängen in den einzelnen Serien den zu multiplizierenden Faktoren entsprechen und daß der Prozentsatz der Zeit gemessen wird, während deren die Impulse in allen diesen Serien gleichzeitig auftreten.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch a) Generatoren zur Erzeugung einer Anzahl von Rechteckwellenserien verschiedener Frequenzen, deren in jeder Serie auftretende effektive Impulslänge einem der zu multiplizierenden Faktoren entspricht, b) einen allen Rechteckwellenserien gemeinsamen Kollektor, der bei gleichzeitigem Auftreten von Impulsen in allen diesen Serien anspricht, c) ein Tiefpaßfilter für die von dem Kollektor abgegebenen Impulse und d) Einrichtungen zur Messung der Zeit, während derer Impulse in allen Serien gleichzeitig auftreten.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Errechnung eines variable Faktoren und einen konstanten, gegebenenfalls den Zahlenwert 1 betragenden Faktor enthaltenden Produktes, gekennzeichnet durch a) eine Zweigitter-Elektronenröhre, deren Anodenstrom durch Anlegen einer Spannung an das eine Gitter gesperrt und durch die in den verschiedenen Rechteckwellenserien auftretenden Gegenspannungen nur dann ausgelöst wird, wenn Impulse in allen Serien gleichzeitig auftreten, b) Einrichtungen, durch welche die Spannung am zweiten Röhrengitter dem konstanten Faktor proportional regelbar ist, so daß der resultierende Anodenstrom proportional dem Produkt aus den variablen Faktoren und dem konstanten Faktor wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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