RU21827U1

RU21827U1 - SIGNAL MULTIPLIER

Info

Publication number: RU21827U1
Application number: RU2001122510/20U
Authority: RU
Inventors: М.К. Казаков; Е.И. Маслова; Д.А. Краснов
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2002-02-20

Abstract

Перемножитель сигналов, содержащий операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый масштабный резистор подсоединен к источнику первого сигнала, к которому подключен второй масштабный резистор, третий масштабный резистор, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, ключ, подсоединенный к другому выводу второго масштабного резистора, генератор напряжения треугольной формы, компаратор и фильтр нижних частот, выход которого является выходом перемножителя, отличающийся тем, что общая точка второго масштабного резистора и ключа соединена с неинвертирующим входом операционного усилителя, а выход последнего соединен с входом фильтра нижних частот, второй вывод ключа подсоединен к земляной шине, выход генератора напряжения треугольной формы подключен к инвертирующему входу компаратора, а к неинвертирующему входу последнего подсоединен источник второго сигнала, выход компаратора через логический инвертор подключен к входу управления ключа.A signal multiplier comprising an operational amplifier whose inverting input is connected through a first scale resistor to a source of a first signal to which a second scale resistor is connected, a third scale resistor included in the negative feedback circuit of the operational amplifier, a key connected to another terminal of the second scale resistor, a triangular voltage generator, a comparator and a low-pass filter, the output of which is the output of the multiplier, characterized in that the common point in A large scale resistor and a key are connected to the non-inverting input of the operational amplifier, and the output of the latter is connected to the low-pass filter input, the second key output is connected to the ground bus, the output of the triangular voltage generator is connected to the inverting input of the comparator, and the second signal source is connected to the non-inverting input of the last , the output of the comparator through a logical inverter is connected to the control input of the key.

Description

ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ СИГНАЛОВSIGNAL MULTIPLIER

Полезная модель относится к автоматике, вычислительной технике, в частности, к электроизмерительной технике.The utility model relates to automation, computer engineering, in particular, to electrical engineering.

Известны перемножители сигналов на дифференциальных транзисторных парах (см. Тимонтеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Радио и связь, 1982. - С.20-24), недостатком которых является низкая температурная стабильность вследствие зависимости характеристик транзисторов от температуры.Known multipliers of signals on differential transistor pairs (see Timonteev V.N., Velichko L.M., Tkachenko V.A. Analog signal multipliers in electronic equipment. - M .: Radio and communications, 1982. - S.20-24 ), the disadvantage of which is low temperature stability due to the dependence of the characteristics of transistors on temperature.

Известны также перемножители сигналов логарифмического типа (см. там же, стр. 10-13.), недостатком которых является то, что их можно использовать при входных сигналах только одинаковой полярности.Logarithmic type signal multipliers are also known (see ibid., Pp. 10-13.), The disadvantage of which is that they can be used with input signals of only the same polarity.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому решению по совокупности признаков является перемножитель на основе амплитудно-широтной импульсной модуляции (см. там же, стр.14, рис.1.7,а), принятый в качестве прототипа. В таком устройстве сопротивление используемого ключа влияет на результат перемножения, что приводит к снижению точности перемножения сигналов, поскольку сопротивление ключа не является стабильным. Недостатком прототипа является также относительная сложность схемы, поскольку канал амплитудной модуляции выполнен на основе двух операционных усилителей.The closest device of the same purpose to the claimed solution in terms of features is a multiplier based on amplitude-latitude pulse modulation (see ibid., P. 14, Fig. 1.7, a), adopted as a prototype. In such a device, the resistance of the key used affects the result of the multiplication, which leads to a decrease in the accuracy of the multiplication of signals, since the resistance of the key is not stable. The disadvantage of the prototype is also the relative complexity of the circuit, since the amplitude modulation channel is based on two operational amplifiers.

Сущность решения состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в повышении точности перемножения сигналов, упрощении схемы устройства.The essence of the solution lies in the desire to obtain a technical result, which consists in increasing the accuracy of the multiplication of signals, simplifying the circuit of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном перемножителе сигналов, содержащем операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый масштабный резистор подсоединен к источнику первого сигнала, к которому подключен второй масштабныйThe specified technical result is achieved in that in a known signal multiplier containing an operational amplifier, the inverting input of which is connected through the first scale resistor to the source of the first signal, to which the second scale

МПК GOlDl/16 IPC GOlDl / 16

резистор; третий масштабный резистор, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя; ключ, подсоединенный к другому выводу второго масштабного резистора; генератор напряжения треугольной формы; компаратор и фильтр нижних частот, выход которого является выходом перемножителя, особенность заключается в том, что общая точка второго масштабного резистора и ключа соединена с неинвертируюпдим входом операционного усилителя, а выход последнего соединен с входом фильтра нижних частот, второй вывод ключа подсоединен к земляной шине, выход генератора напряжения треугольной формы подключен к инвертирующему входу компаратора, а к неинвертирующему входу последнего подсоединен источник второго сигнала, выход компаратора через логический инвертор подключен к входу управления ключа.resistor; a third scale resistor included in the negative feedback circuit of the operational amplifier; a key connected to another terminal of the second scale resistor; triangular voltage generator; a comparator and a low-pass filter, the output of which is the output of the multiplier, a feature is that the common point of the second large-scale resistor and key is connected to the non-inverting input of the operational amplifier, and the output of the latter is connected to the input of the low-pass filter, the second output of the key is connected to the ground bus, the output of the triangular voltage generator is connected to the inverting input of the comparator, and the source of the second signal is connected to the non-inverting input of the last, the output of the comparator through logically The inverter is connected to the key control input.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленной полезной модели, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «новизна.The analysis of the prior art made it possible to establish that the applicant has not found an analogue characterized by features that are identical to all the features of the claimed utility model, and the determination from the list of analogues of the prototype made it possible to identify a set of significant distinguishing features in relation to the applicant’s technical result in the claimed device set forth in the useful formula models. Therefore, the claimed utility model meets the condition of "novelty.

На чертежах представлено; на фиг.1 приведена схема перемножителя сигналов; на фиг.2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 приведена часть схемы прототипа.The drawings show; figure 1 shows a diagram of a signal multiplier; figure 2 shows the timing diagrams explaining the operation of the device; in FIG. 3 shows part of the prototype circuit.

Перемножитель сигналов (фиг.1) содержит операционный усилитель (ОУ) 1; первый 2, второй 3 масштабные резисторы; источник первого сигнала 4; третий масштабный резистор 5; ключ 6; фильтр нижних частот (ФНЧ) 7; логический инвертор 8; генератор напряжения треугольной формы (ГНТФ) 9; источник второго сигнала 10; компаратор 11.The signal multiplier (figure 1) contains an operational amplifier (op-amp) 1; first 2, second 3 scale resistors; source of the first signal 4; third scale resistor 5; key 6; low pass filter (LPF) 7; logical inverter 8; triangular voltage generator (GNTF) 9; the source of the second signal 10; comparator 11.

Устройство работает следующим образом. Напряжение с ГНТФ 9 (фиг.2,а) поступает на инвертирующий вход компаратора 11, а на неинвертирующий вход последнего напряжение iij поступает с источника второго сигнала 10 (фиг.2,а). Таким образом, осуществляется широтно-импульсная модуляция сигнала источника 10 и выходное напряжение компаратора И имеет вид, показанный на фиг.2,6, причем интервал времени i пропорциона.пен напряжению и.2- Этот сигнал, передаваемый через логический инвертор 8, управляет работой ключа 6. Сопротивления первого 2, 2второго 3 и третьего 5 масштабных резисторов выбираются одинаковыми:The device operates as follows. The voltage from GNTF 9 (Fig. 2, a) is supplied to the inverting input of the comparator 11, and to the non-inverting input of the last voltage iij is supplied from the source of the second signal 10 (Fig. 2, a). Thus, pulse-width modulation of the signal from the source 10 and the output voltage of the comparator AND are performed as shown in Fig. 2,6, and the time interval i is proportional to the voltage and 2. This signal transmitted through the logical inverter 8 controls the operation key 6. The resistances of the first 2, 2 of the second 3 and third 5 scale resistors are selected the same:

(1)(1)

При этом, когда ключ 6 разомкнут, усилитель на основе ОУ 1 и вышеупомянутых резисторов является неинвертирующим с коэффициентом передачи + 1 и напряжением на выходе, равным +ui (н; - напряжение на выходе источника первого сигнала 4) (фиг.2,в). Когда же ключ 6 замкнут, то усилитель на основе ОУ1 является инвертирующим (коэффициент передачи равен -1) и его выходное напряжение в этом случае равно -У;(фиг.2,в).Moreover, when the switch 6 is open, the amplifier based on the op-amp 1 and the aforementioned resistors is non-inverting with the transmission coefficient + 1 and the output voltage equal to + ui (n; is the voltage at the output of the first signal source 4) (Fig.2, c) . When the key 6 is closed, then the amplifier based on OS1 is inverting (the transmission coefficient is -1) and its output voltage in this case is -U; (Fig.2, c).

Прямоугольное напряжение (фиг.2,в) подается на вход ФПЧ 7, который выделяет среднее значение, пропорциональное произведению напряжений источников 4 и 10.A rectangular voltage (Fig. 2, c) is applied to the input of the PLL 7, which selects an average value proportional to the product of the voltages of sources 4 and 10.

При описании работы устройства выше предполагалось, что сопротивление ключа 6 в замкнутом состоянии равно нулю. Оценим влияние этого сопротивления в реальном случае. При условии (1) нетрудно получить выражение для коэффициента передачи усилителя на основе ОУ 1:When describing the operation of the device above, it was assumed that the resistance of the key 6 in the closed state is zero. Let us evaluate the effect of this resistance in the real case. Under condition (1), it is easy to obtain an expression for the gain of an amplifier based on op amp 1:

+ -±i,(2) + - ± i, (2)

R + R,R + R

где сопротивление ключа 6 в замкнутом состоянии. При тех же условиях коэффициент передачи усилителя, входящего в состав прототипа (фиг.З), равен:where the resistance of the key 6 is in the closed state. Under the same conditions, the transfer coefficient of the amplifier, which is part of the prototype (Fig.Z), is equal to:

Г--1-.(3)G - 1 -. (3)

,,

Для определения влияния отклонений сопротивления ключа 6 вследствие его нестабильности найдем производные от выражений (2) и (3):To determine the effect of deviations of the resistance of the key 6 due to its instability, we find the derivatives of expressions (2) and (3):

дК.2RdK.2R

R. (,) дК4RR. (,) dK4R

dR. (R + R,fdR. (R + R, f

Из сравнения (4) и (5) видно, что в предложенном решении выражение (4) влияние сопротивления ключа меньше, чем в прототипе выражение (5). Это способствует повышению точности перемножения сигналов. Кроме этого схема предложенного устройства проще, чем схема прототипа, поскольку канал амплитудной модуляции выполнен на основе только одного ОУ.From a comparison of (4) and (5), it can be seen that in the proposed solution, expression (4), the influence of the key resistance is less than expression (5) in the prototype. This helps to increase the accuracy of signal multiplication. In addition, the scheme of the proposed device is simpler than the prototype scheme, since the amplitude modulation channel is based on only one op-amp.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, заключающегося в повышении точности перемножения сигналов и упрощении схемы устройства. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.Thus, the above information indicates that the tool embodying the claimed utility model in its implementation is able to achieve the achievement of the technical result perceived by the applicant, which consists in increasing the accuracy of the multiplication of signals and simplifying the circuit of the device. Therefore, the claimed utility model meets the condition of industrial applicability.

Claims

A signal multiplier comprising an operational amplifier whose inverting input is connected through a first scale resistor to a source of a first signal to which a second scale resistor is connected, a third scale resistor included in the negative feedback circuit of the operational amplifier, a key connected to another terminal of the second scale resistor, a triangular voltage generator, a comparator and a low-pass filter, the output of which is the output of the multiplier, characterized in that the common point in A large scale resistor and a key are connected to the non-inverting input of the operational amplifier, and the output of the latter is connected to the low-pass filter input, the second key output is connected to the ground bus, the output of the triangular voltage generator is connected to the inverting input of the comparator, and the second signal source is connected to the non-inverting input of the last , the output of the comparator through a logical inverter is connected to the key control input.