SU1166143A1 - Аналоговый перемножитель - Google Patents

Abstract

АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ , содержащий повторитель напр жени  с парафазными выходами, вход которого  вл етс  входом первого сигнала-сомножител , а выходы подключены к входам переключател , выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого  вл етс  входом второго сигналасомножител , выход сумматора через масштабный резистор подключен к инвертируюи1ему входу операционного усилител , неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, между инвертирующим входом и выходом операционного усилител  включен интегрирующий конденсатор , выход операционного усилител  подключен к входу нуль-органа, селектор периода , выход которого соединен с счетным входом реверсивного счетчика, разр дные выходы которого  вл ютс  кодовым выходом перемножител , формирователь тактового импульса, выход которого подключен к входу управлени  реверсом реверсивного счетчика , формирователь разнопол рных импульсов , выход которого соединен с третьим входом сумматора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены первый и второй накопительные конденсаторы , первый, второй, третий и четвертый ключи, элемент НЕ, первый и второй элементы И, источник образцовых токов, генератор опорной частоты, причем к инвертирующему входу операционного усилител  подключены выходы первого и второго ключей, к входам первого и второго ключей подключены выходы третьего и четвертого ключей соответственно, к входам которых подключены соответствующие выходы источника образцовых токов, выходы третьего и четвертого ключей соединены с первыми обI кладками первого и второго накопительных конденсаторов соответственно, вторые об (Я кладки которых подключены к шине нулевого потенциала, выход нуль-органа соединен с входом селектора периода, с входом элемента НЕ, с управл ющим входом первого ключа и с первым входом первого элемента И, выход элемента НЕ подключен к управл ющему входу второго ключа и к первому входу второго элемента И, выход селектора периода соединен с входом форО5 мировател  разнопол рных импульсов и с 05 вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к управ4 л ющим входам третьего и четвертого клюСО чей соответственно, выход генератора опорной частоты соединен с входами селектора периода и формировател  тактового импульса , выход которого подключен к управл ющему входу переключател .

Description

Изобретение относитс  к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известен аналоговый перемножитель, содержащий генератор треугольных импульсов , компаратор, инвертор, переключатель и интегратор 1.

Однако это устройство характеризуетс  низкой точностью работы.

Наиболее близким к предложенному  вл етс  аналоговый перемножитель, содержапцш повторитель напр жени  с парафазными выходами, вход которого  вл етс  в.ходом первого сигнала-сомножител , а выходы подключены к входам переключател , выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого  вл етс  входом второго сигнала-сомножител , выход сумматора через масштабный резистор подключен к инвертирующему входу операционного усилител , неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала , между инвертирующим входом и выходом операционного усилител  включен интегрирующий конденсатор, выход операционного усилител  подключен к входу нульоргана , выход которого через элемент калиброванной задержки соединен с входом формировател  разнопол рных импульсов и с первым входом схемы совнадени , второй вход которой соединен с выходом формировател  разнопол рных импульсов и с третьим входом сумматора, вход повторител  напр жени  с парафазными выходами соединен с входом селектора периода, выход которого подключен к управл ющим входам переключател  и реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом схемы совпадени , выход реверсивного счетчика  вл етс  выходом перемножител  2.

Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  точность работы вследствие наличи  методической погрешности.

Цель изобретени  - повышение точности работы устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в аналоговый неремножитель, содержащий повторитель напр жени  с парафазными выходами , вход которого  вл етс  входом первого сигнала-сомножител , а выходы подключены к входам переключател , выход которого соединен с первым входом сумматора , второй вход которого  вл етс  входом второго сигнала-сомножител , выход сумматора через масштабный резистор подключен к инвертирующему входу операционного усилител , неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, между инвертирующим входом и выходом операционного усилител  включен интегрирующий конденсатор, выход операционного усилител  подключен к входу нуль-органа, селектор периода, выход которого соединен

с счетным входом реверсивного счетчика, разр дные выходы которого  вл ютс  кодовым выходом перемножител , формирователь тактового импульса, выход которого с подключен к входу управлени  реверсом реверсивного счетчика, формирователь разнопол рных импульсов, выход которого соединен с третьим входом сумматора, введены первый и второй накопительные конденсаторы , первый, второй, третий и четвертый ключи, элемент НЕ, первый и второй элементы И, источник образцовых токов, генератор опорной частоты, причем к инвертирующему входу операционного усилител  подключены выходы первого и второго ключей, к входам первого и второго ключей подключены выходы третьего--и четвертого ключей соответственно, к входам которых подключены соответствующие выходы источника образцовых токов, выходы третьего и четвертого -ключей соединены с первыми

0 обкладками первого и второго накопительных конденсаторов соответственно, вторые обкладки которых подключены к шине нулевого потенциала, выход нуль-органа соединен с входом селектора периода, с входом

5 элемента НЕ, с управл ющим входом первого ключа и с первым входом первого элемента И, выход элемента НЕ подключен к управл ющему входу второго ключа и к первому входу второго элемента И, выход селектора периода соединен с входом формировател  разнопол рных импульсов и с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к управл ющим входам третьего и четвертого ключей соответственно, выход генератора опорной частоты соединен с входами селектора

5 периода и формировател  тактового импульса , выход которого подключен к управл ющему входу переключател .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема аналогового перемножител ; на фиг. 2

Q временные диаграммы сигналов.

На схеме обозначены вход 1 первого сигнала-сомножител , повторитель 2 напр жен   с парафазными выходами, переключатель 3, сумматор 4, масштабный резистор 5,

5 щина 6 нулевого потенциала, операционный усилитель 7, интегрирующий конденсатор 8, нуль-орган 9, выход 10 аналогового перемножител , генератор 11 опорной частоты , селектор 12 периода, реверсивный счетчик 13, формирователь 14 разнопол рных им пульсов, вход 15 второго сигнала-сомножител , формирователь 16 тактового импульса , первый и второй накопительные конденсаторы 17 и 19, первый 19, второй 20, третий 21 и четвертый 22 ключи, источник 23

5 образцовых токов, элемент НЕ 24, первый 25 и второй 26 элементы И.

Аналоговый перемножитель работает следующим образом. Пусть на входы первого 1 и второго 15 сигналов-сомножителей поданы напр жени  соответственно Ux(t) и Ua(t). Полный цикл преобразовани  осуществл етс  в течение длительности Т сигнала формировател  16 тактового импульса, причем Ui(t) Ui const и Uj (t) Uj const (фиг. 2,a). Пусть в одном из полупериодов Г/2 интервала Т напр жение на выходе переключател  3 находитс  в противофазе с и (t), что обусловлено управл ющим сигналом на переключатель 3 с выхода формировател  16 тактового импульса. Тогда напр жение UQ (t) на выходе сумматора 4 имеет вид Uc(t) U2(t) - и, (t) ± Ue , (1) где Uo - выходное напр жение формировател  14 разнопол рных импульсов (фиг. 2ж); (t) ±U,(t)/(2) До момента времени t первый накопительный конденсатор 17 зар жен током - Ig и имеет зар д q -loTo (фиг. 2,г), где Г, - образцовый временной интервал, формируемый узлом калиброванной задержки, образуемым генратором 11 опорной частоты и селектором 12 периода. Пусть в момент времени t (фиг. 2, в) линейно убывающее со скоростью (U - - Uj + Uo)/t ( t RC - посто нна  времени, R и С - сопротивление и емкость масштабного резистора 5 и интегрирующего конденсатора 8) выходное напр жение интегратора на основе операционного усилител  7 достигает нул . Это приводит к срабатыванию нуль-органа 9 (фиг. 2,е) и соответственно к запуску селектора 12 периода по переднему фронту первого после момента срабатывани  нуль-органа 9 импульса (фиг. 2,6) генератора 11 опорной частоты (момент времени t на фиг. 2,б). Селектор 12 периода формирует образцовый интервал То ,который заканчиваетс  в момент времени tg после прохождени  целого числа п импульсов генератора 11 опорной частоты TO n-Tg.Срабатывание нульоргана 9 в момент времени t вызывает также смену знака напр жени  Uo с « + на «- и подключение к инвертирующему входу операционного усилител  7 посредствбм первого ключа 19 первого накопительного конденсатора 17, с которого накопленный зар д перетекает на интегрирующий конденсатор 8 вследствие наличи  на инвертирующем входе операционного усилител  7 мнимого нул  и глубокой отрицательной обратной св зи. При этом знак зар да измен етс  на противоположный, а первый накопительный конденсатор 17 к моменту времени tj разр жаетс  практически до нул . В течение интервала То , начина  с момента времени -t, и до момента времени -t. второй накопительный конденсатор 18 через замкнутый четвертый ключ 22 зар жаетс  током +1о от источника 23 образцовых токов, в результате чего на втором накопительном конденсаторе 18 накапливаетс  зар д q Ч- loTo (фиг. 2,d). В момент времени tj четвертый ключ 22 размыкаетс  и зар д «запоминаетс  до момента времени tj. С момента времени tj одновременно с перетеканием зар да с первого накопительного конденсатора 17 происходит зар д интегрирующего конденсатора 8 еще и током, обусловленным выходным напр жением сумматора 4, равным. Uc. Uj- Ui - Ug, причем чем дальще по времени от момента ti, тем сильнее доминирует ток, обусловленный напр жением сумматора 4 и выходное напр жение операционного усилител  7 начинает убывать практически линейно со скоростью -(Uj - -Ui-Uo)/tдo момента времени ts, когда оно становитс  равным нулю, и срабатывает нуль-орган 9. Тем самым заканчиваетс  первый интервал преобразовани  длительностью Т| ta-ti. Уравнение баланса зар дов за интервал времени TI. имеет вид IJ, (а- и, - щ T,/R о(3) Отсюда можно определить Т, I«ToR/ Uo - (U, - и,).(4) В момент времени tj по сигналу нульоргана 9 вновь мен етс  пол рность напр жени  с выхода формировател  14 разнопол рных импульсов, переключаютс  первый 19 и второй 20 ключи, в результате чего первый накопительный конденсатор 17 отключаетс  от инвертирующего входа операционного усилител  7, а второй накопительный конденсатор 18 подключаетс  к нему. При этом зар д q +1оТо , накопленный на втором накопительном конденсаторе 18, начинает перетекать в интегрирующий конденсатор 8, который одновременно зар жаетс  током, обусловленным выходным напр жением сумматора 4; Uc Ua- Ui- Uo В момент времени tj с приходом импульса генератора 11 опорной частоты запускаетс  селектор 12 периода, по сигналу которого замыкаетс  третий ключ 21, в результате чего первый накопительный конденсатор 17 начинает зар жатьс  образцовым током IP до момента времени ti, когда заканчиваетс  интервал 7. Тогда третий ключ 21 размыкаетс , а накопленный образцовый зар д q - хранитс  до очередного срабатывани  нуль-органа 9 (момент времени t). В момент времени t линейно нарастающее со скоростью (Uj - Ui + Uc)/C выходное напр жение операционного усилител  7 достигает нул , вызыва  срабатывание нуль-органа 9, что означает окончание второго такта преобразовани  длительностью Tj и начало нового цикла, в котором все описанные процессы повтор ютс . Уравнение баланса зар дов дл  интервала времени 7 имеет вид loTo- (г - Uj) О .(6) Отсюда интервал времени Т имеет следующую зависимость: Т, IJoR/(Uo-U,-Ui) .(7) Частоту импульсов, поступающих на вход реверсивного счетчика 13 в течение первого полупериода сигнала формировател  16 тактового импульса на сложение, можно представить с учетом выражений (4) и (7) следующим образом: T.k - .r- Количество импульсов NI, поступивщих в реверсивный счетчик 13 за первый полупериод Т/2 интервала измерени , рав . где Т К. - целое число. За второй полупериод Т/2 в реверсивный счетчик 13 на вычитание поступает число импульсов, которое равно Ги-(и l/i Т Т - ° о ь К По окончании периода сигнала, формировател  16 тактового импульса, записанного в реверсивном счетчике 13 число импульсов NX можно представить выражением « итУ1 (1) NX N, iL целое число. Как видно из конечного результата (И), код в реверсивном счетчике 13 пр мо пропорционален произведению мгновенных значений входных сигналов. Таким образом в аналоговом перемножителе временные задержки д TI и д Tj между моментом срабатыванием нуль-органа. 9 и моментом прихода ближайщего импульса с генератора 11 опорной частоты вообще не оказывают вли ни  на точность перемножени  входных сигналов, т. е. в предложенном аналоговом перемножителе соответствующа . метчэдическа  погрещность полностью исключена . Предложенный аналоговый перемножитель по сравнению с известным обладает повыщенной точностью работы.

Г

(()иг. 1

CL

и,

0л  мммлшшш шиш ииии

Л

t,

лт,

/

и

г ож О

т,

Тг

Сриг.г

Claims (1)

1. АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ, содержащий повторитель напряжения с парафазными выходами, вход которого является входом первого сигнала-сомножителя, а выходы подключены к входам переключателя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является входом второго сигналасомножителя, выход сумматора через масштабный резистор подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя включен интегрирующий конденсатор, выход операционного усилителя подключен к входу нуль-органа, селектор периода, выход которого соединен с счетным входом реверсивного счетчика, разрядные выходы которого являются кодовым выходом перемножителя, формирователь тактового импульса, выход которого подключен к входу управления реверсом реверсивного счетчи- ка, формирователь разнополярных импульсов, выход которого соединен с третьим входом сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй накопительные конденсаторы, первый, второй, третий и четвертый ключи, элемент НЕ, первый и второй элементы И, источник образцовых токов, генератор опорной частоты, причем к инвертирующему входу операционного усилителя подключены выходы первого и второго ключей, к входам первого и второго ключей подключены выходы третьего и четвертого ключей соответственно, к входам которых подключены соответствующие выходы источника образцовых токов, выходы третьего и четвертого ключей соединены с первыми об- _с кладками первого и второго накопительных $9 конденсаторов соответственно, вторые обкладки которых подключены к шине нулевого потенциала, выход нуль-органа соединен с входом селектора периода, с входом элемента НЕ, с управляющим входом первого ключа и с первым входом первого элемента И, выход элемента НЕ подключен к управляющему входу второго ключа и к первому входу второго элемента И, выход селектора периода соединен с входом формирователя разнополярных импульсов и с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к управляющим входам третьего и четвертого ключей соответственно, выход генератора опорной частоты соединен с входами селектора периода и формирователя тактового импульса, выход которого подключен к управляющему входу переключателя.

   SU .... 1166143