SU926673A1 - Множительное устройство - Google Patents

Description

(54) МНОЖИ:уЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

I

Изобретение относитс  к аналоговой вычислительной технике и может быть применено в составе серийно выпускаемых аналоговых и гибридных машин, третьего поколени , в моделирующих комплексах, в измерительных приборах и устройствах, в автоматизированных системах управлени , в радиовещании и звукозаписи .

Известны множительные устройства с переменной крутизной типа 525ПС2, которые производ т аналоговое умножение двух сигналов 1 .

К недостаткам этих устройств следует отнести их сравнительно высо- . кую погрешность умножени .

.Погрешность умножени  (в смысле нелинейности) выражаетс  в том, что если на входы множительного устройства с переменной крутизной подать напр жени  Ui и Ug. и произвести умножение с масштабным коэффициентом М, то выходное напр жение UJwx 6удет иметь вид (без учета фазовых, частотных и температурных погрешностей )

+ К-иЛ

ибых MCUiUa.

+ KgUa -i г

+ Kj,U + К5Ц

Ua. + + ,Ue +

+ K,uiu,), .(1)

где К Kj.- 1 - коэффициенты, определ ющие величину погрешности.

10

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  множительное устройство на основе умножител  АД532 с перекрестной св зью входов, которое содержит блок умножени  с переменной

15 крутизной, выход которого  вл етс  выходом устройства. Такой метод компенсации погрешностей позвол ет свести к нулю коэффициенты К и Kjj в формуле (1) И .

20

Недостатком этого множительного устройства  вл етс  то, что полна  компенсаци  квадратичной составл ющей погрешности умножени  не достиг3 нута (Ку и Kg не равны нулю), а ку бическа  составл юща  погрешности вообще не скомпенсирована. Суммарна  погрешность может достигать при этом II при входных сигналах, изме н ющихс  в диапазоне 110 В и масш табном коэффициенте, разном 0,1. Цель изобретени  - уменьшение квадратичной и кубической составл ю щих погрешности умножени , а следовательно , повышение точности выполнени  этой операции. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известное множительное устройство, содержащее блок умноже ни  с переменной крутизной, выход которого  вл етс  выходом устройст ва, два квадратичных, преобразовател , два кубических преобразовател  и два сумматора, первые входы сумма торов и входы первого квадратичного и первого кубического преобразователей объединены и  вл ютс  первым входом устройства, выход первого квадратичного преобразовател  подключен ко второму входу первого сум матора, выход первого кубического преобразовател  подключен к третьем входу первого сумматора, выход второго квадратичного преобразовател  подключен к второму входу второго сумматора, выход второго кубического преобразовател  подключен к третьему входу второго сумматора, четвертые входы первого и второго сумматоров и входы второго квадратичного и второго кубического преобразователей объединены и  вл ютс  вто рым входом устройства, выходы первого и второго сумматоров соответственно подключены к первому и второму входам блока умножени  с пере .менной крутизной. Выполнение множительного устройства на основе блока умножени  с переменной крутизной в совокупности с цеп ми компенсации погрешностей , выполненными на четырех преобразовател х и двух сумматорах, производ щих сложение компенсирующих сигналов с входными сигналами (с соответствующими коэффициентами или весами), позвол ет значительно уменьшить погрешность умножени  и тем самым повысить его точность. Предлагаема  схема компенсации позвол ет снизить погрешность умноженир . 3 Сигналы, поступающие на входы основного умножител , имеют вид - - (2) (3) и, aoU,.tajlJ, ; Uj. , где ao, aj 4 1; a, a., аз, as-, ag, - весовые коэффициенты сумматоров . Выполнив умножение (масштабный коэффициент дл  удобства примем равным 1), привед  подобные члены и отбросив члены, содержащие коэффициенты четвертого пор дка малости, получим соотношение U8b« + 2. 3 + . atajjUTU + + + + ,. () Произведем замену коэффициентов, тогда и8ы. , l , . (5) где bf aoai,; bj. -Э bi, ,; bj- bg азД,; b , Из сравнени  выражений (1) и (5) видно, что в последнем присутствуют все компоненты выражени  (1) (при М 1), кроме и , которые обычно свод т к нулю путем внешней подстройки либо лазерной подгонкой резисторов на кристалле интегрального умножител  в процессе производства 2. Умножив коэффициенты Ь,..., bj на -t и сложив (1) с (5), получим 2Ugb(x t + Ц)Ци2 + К. и. + ib(x - . - --(./v i-a + + (К - t)uf г- (Ц - + i + (Ks - bOufUa + (Кб - b5)ulu + + (К, - bg) ufUe+(Ke-b;.)U|u. (6) (6) следует, анализа выражени  К и Kg нулю (т.е. что при равенстве К и предварительно сбалансированном основном умножителе), bt 1, Кэ bs, Ki, Ьз, KS b, Kg b5, K be и Kg b, т.е. при соответствующем выборе вгесовых коэффициентов а а,, выражение (6) приобретает форму точного умножени  Щ,I1 . Таким образом, в данном устройстве введение во входные сигналы основного блока умножени  с переменной крутизной специал1 ным образом обработанных входных сигналов позвол ет практически полностью скомпенсировать квадратичную и кубическую составл ющие погрешности в выходном сигнале множительного устройства.

На чертеже приведена блок-схема множительного устройства.

Множительное устройство содержит блок 1 умножени  с переменной кру/тизной , два квадратичных преобразовател  2 и 3 два кубических преобразовател  и 5, два сумматора 6 и 7, имеет два входа 8. и 9, выход 1

Первый из перемножаемых сигналов поступает на вход 8 и далее на первые входы сумматоров 6 и 7, а также на входы первого квадратичного 2 и первого кубического преобразователей , которые производ т операцию возведени  в квадрат и в куб соответственно. С выходов первого квадратичного 2 и первого кубического преобразователей сигналы поступают на второй и третий входы первого сумматора 6 соответственно. Второй входной сигнал поступает на вход Э и далее на четвертые входы сумматоров 6 и 7 соответственно, а также на входы второго квадратичного преобразовател  3 и второго кубического преобразовател  5; выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора 7Сумматоры 6 и 7 производ т сложение поступающих на них сигналов с весовыми коэффициентами ао,..., согласно выражени м (2) и (3) на их выходах получаютс  сигналы U и U , которые затем поступают на входы блока 1 умножени .

Блок 1 умножени  производит перемножение сформированных сигналов и вносит, при этом собственные погрешности согласно выражению (1). В приведенном выше анализе выражени  (6) показано, что с помощью соответствующего выбора весовых коэффициентов сумматоров (Пдi. .., а) и их знаков можно скомпенсировать квадратичные и кубические составл ющие погрешности , возникающие в блоке умножени  с переменной крутизной, причем компенсаци  (сложение) происходит в самом блоке умножени  за счет специальным образом сформированных (при помощи преобразовлгелей) входных сигналов.

Предлагаемое множительное устройство позвол ет за счет уменьшени квадратичной и кубической составл ющих погрешности значительно снизить суммарную погрешность умножени .

Экспериментально доказано, что суммарную погрешность (в смысле нелинейности ) удаетс  снизить на 1-2 пор дка по сравнению с прототипом и тем самым значительно увеличить точность умножени .

Следует отметить, что усложнение схемы множительного устройства в

случае его выполнени  по интегральной технологии незначительно, так как дополнительные функциональные преобразователи могут быть грубыми устройствами, а сумматоры можно использовать простейшие, например на резисторах либо на операционных усилител х , как требовани  к точности преобразователей -достаточно низкие (погрешность до 10%), то их

схемные решени  могут быть весьма разнообразными (интегральные умножители , преобразователи с кусочной аппроксимацией и т.д.).

30

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Множительное устройство, содержащее , блок умножени  с переменной крутизной, выход которого  вл етс  выходом устройства, .отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности умножени  путем уменьшени  квадратичной и кубической составл ющих погрешности, в него введены два квадратичных преобразовател , два кубических преобразовател  и два сумматора, первые входы сумматоров и входы первого квадратичного и первого кубического преобразователей объединены и  вл ютс  первым входом устройства, выход первого квадратичного преобразовател  i подключен к второму входу первого сумматора, выход первого кубического преобразовател  подключен к третьему входу первого сумматора, выход второго квадратичного преобразовател  подключен к второму входу второго сумматора, выход второго кубического преобразовател  подключен к третьему входу второго сумматора , четвертые входы первого и второго сумматоров и входы второго квад7 ратичного и второго кубического пре образователей объединены и  вл ютс  вторым входом устройства, выходы первого и второго сумматоров соответственно подключены к первому и второму входам блока умножени  с переменной крутизной.

   /

   /

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Паспорт на интегральную микросхему 525ПС2. 2,Справочник по нелинейным схемам . Под ред. Д.Шейнголда. М., Мир, 1977, гл. 3.2 (прототип).