.1 Изобретение относитс к аналоговой вычислительной технике, к аналоговым вычислительным устройствам и может быть использовано в счетнорешающих приборах и устройствах автоматического регулировани дл умноженн сигнала одной функции на знак другой. Известно устройство дл умножени одной функции на знак другой, содержащее усилитель,первый ключ, включенный между инвертирующим и неинвертирующим входами усилител , второй ключ шину знака, соединенную с управл ющими входами первого и второго ключей, В этом устройстве второй ключ включен в цепь отрицательной обратной св зи и неинвертирующий вход усилител сое)цинен с общей шиной схемы через резистор l . Недостаток этого устройства заключаетс в том, что применение в ка Местве ключей бесконтактных элементов ( например, полевых транзисторов), что зачастую требуетс дл получени приемлемой надежности и быстродействи , ведет к низкой точности умножени . Ключ на основе полевого транзистора (как наиболее простой по конструкции и в настройке) обладает проходным сопротивлением в среднем 0, кОм.. В св зи с этим, чтобы получить точность умножени пор дка 0,1-0,01% необходимо увеличивать величины сопротивлений масштабьмх резисторов до 1-10 МОм, а эта мера в свою очередь снижает быстродействие устройства , т.е. динамическую точность умножени . Это происходит, во-первых, из-за на/мчи разного рода нежелательных емкостей на входах усилител , увеличиваетс врем перезар да этих емкостей при смене знака умножени . Особенно заметно это сказываетс , когда ключ подключенный к неинвертирующему входу операционного усили395 тел (ОУ), переходит из открытого состо ни в закрытое, тогда в резуль тате воздействи запирающего импульса , подаваемого на затвор полевого транзистора, на неинвертирующем входе ОУ имеют место накоплени нежелательного зар да, привод щего к ошибке умножени на выходе устройства, стекание зар да зат гиваетс по мере увеличени масштабного резистора, подключенного к неинвертирующему вхо ду ОУ. Во-вторых:, наличие емкости на неинвертирующем входе ОУ приводит к самовозбуждению усилител , устран ть которое приходитс вводом корректирующих элементов, что дополнительно приводит к снижению быстродействи устройства. Далее, получение приемлемой точности умножени становитс все более затруднительным делом и, наконец становитс принципиально невозможным по мере роста выходного сопротивлени источника входного сигнала. С ростом величины сопротивлени масштабных резисторов возрастают шумы на выходе ОУ, что также ведет к ухудшению точности умножени , Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устрой ство умножени одной функции на знак другой, содержащее первый ключ и диф ференциальный усилитель, выход которого вл етс В1ЫХОДОМ устройства, инвертирующий вход вл етс входом первой функции, а неиквертирующий вход через ключ подключен к шине нулевого потенциала, управл ющий вход первого ключа вл етс входом знака второй функции, неинвертирующий вход дифференциального усилител через масштабный резистор подключен к инвертирующему входу 2 . Недостатком известного устройства вл етс низка точность умножени , так как величина смещени от входного тока усилител из-за изменени величин сопротивлени в цепи неинвертирующего входа усилител при размыкании и замыкании ключа становитс переменной . Погрешность умножени также возникает из-за изменени потребл емых токов от источника сигнала умножаемой функции при переключени х ключа. В этом случае падание нарр жени на выходном сопротивлении источиика сигнала становитс переменным, что эквивалентно изменению уровн СИ1 нала задани первой функции. Применение в качестве ключа бесконтактного элемента также ведет к росту погрешности умножени , так как бесконтактный элемент обладает в замкнутом состо нии проходным сопротивлением , отличным от нул , поэтому дополнительно возрастает рассогласование резисторов на входе операционного усилител . Повышение we величины сопротивлени резистора, включенного между инвертирующим и неинвертирующим входами усилител , также нежелательно по крайней мере по двум причинам. Во-первых, возрастает погрешность умножени из-за входных токов усилител , о чем говорилось выше. А, во-вторых , при размыкании ключа импульс переключени знаковой шины создает на неинвертирующем входе усилител паразитный зар д, врем стекани которого увеличиваетс по мере роста величины сопротивлени указанного резистора, отсюда ухудшение динамической точности умножени . Цель изобретени - повышение точности умножени . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл умножени одной функции на знак другой, содержащее первый ключ и дифференциальный усилитель , выход которого вл етс выходом устройства, инвертирующий вход вл етс входом первой функции, а неинвертирующий вход через первый ключ подключен к шине нулевого потенциала, при этом управл ющий вход первого ключа вл етс входом знака второй функции, введен второй ключ, управл ющий вход которого подключен к управл ющему входу первого ключа, инвертирующий вход дифференциального усилител через второй ключ подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилител . На чертеже приведена принципиальна схема устройства дл умножени одной функции на знак другой. Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, ключи 2 и 3 шину знака, вл ющуюс входом знака второй функции, вход 5 первой функции. Дифференциальный усилитель 1 содержит перационный усилитель 6 и масштабные резисторы имеющие значени соответственно R 1, R 2, R 3. Устройство дл умножени одной функции на знак другой работает следующим образом. При работе в режиме инвертировани ключ 2 разомкнут, ключ 3, замкнут резистор-9 (R З) имеет номинал, который в сумме с сопротивлением замкнутого ключа 3 равен ве/ 1чине сопротивлени R т ц, поэтому обеспечиваетс точное согласование сопротивлений , по входам операционного усилител исключающее ошибку умножени на выходе устройства (выходе усилител ) Заметим, что при отсутствии у операционного усилител входных токов сопротивление R 3 не вли ет на точност умножени и может быть равно нулю. Действие же сигнала со входа 5 устройства на неинвертирующий вход усили тел пренебрежимо мало из-за высокого отношени величин сопротивлений (не. менее 210) разомкнутого ключа 2 и замкнутого ключа 3. При работе устройства в режиме повторени ключ 2 замкнут, ключ 3 разомкнут . Благодар этому схема обеспечивает строгую согласованность параметров проходных сопротивлений в цеп х входов операционного усилител Перемена знака (умножение на знак) происходит путем смены режима работы с инвертировани на повторение и наоборот . Этот переход осуществл етс подачей сигнала на шину Ц. Действие коммутационных помех на неинвертирующем входе ОУ, возникающе при смене знака умножени , вызыва ошибку умножени , сводитс к минимуму во времени, так как стенание паразитного зар да с неинвертирующего входа усилител за миьммальное врем обеспечиваетс через замыкаемый тот или иной ключ с относительно малым выходным сопротивлением. Точное умножение с применением, например, полевых транзисторов в качестве ключей достигаетс следующим образом. Проходное сопротивление транзисторов в разомкнутом состо нии обычно не менее 100 МОм, а в замкнутом - не более 5 кОм, причем разброс сопротив лений в этом последнем случае поддае с учету с точностью до 11 и менее кО Выполнение устройства вышеописанным образом позвол ет повысить точность умножени вследствие того, что при умножении сигнала функции на какой-либо из двух знаков замкнутый ключ (даже с отличным от нул проход ным сопротивлением) на согласование масштабных резисторов номиналом пор дка 10 кОм практически вли ни не оказывает, потому как он всегда оказываетс подключенным к достаточно высокоомной нагрузке, каковой вл етс разомкнутый ключ и неинвертирующий вход усилител ; ставшее возможным согласование масштабных резисторов с номиналом , не превышающим 10 кОм, решает проблему самовозбуждени усилител , минимума шумов на его выходе; позвол ет свести к минимуму врем действи помех, возникающих при переключении ключей (смене знака умножени ), так как стекание паразитного зар да с неинвертирующего входа усилител теперь возможно через сопротивление того ключа, который оказываетс замкнутым; когда источник сигнала умножаемой на знак функции имеет выходное сопротивление, отличное от нул (обозначим его через Rj...- ), также несложно добитьс получени высокой точности умножени , если соблюсти два услови . г ( RHCT 2) D , D в;; пфпгггде R 1,R 2,R 3 - величины сопротивлений масштабных резисторов; RI - величина сопротиапени замкнутого ключа . Использование изобретени позвол ет повысить точность умножени одной функции на знак другой. формула изобретени Устройство дл умножени одной функции на знак другой, содержащее первый ключ и дифференциальный усилитель , выход которого вл етс выходом устройства, инвертирующий вход вл етс входом первой функции, а неинвертирующий вход через первый ключ подключен к нулевого потенциала , при этом управл ющий вход первого ключа вл етс входом знака второй функции, отличающеес тем, что с целью повышени точности, в него введен второй ключ, управл ющий вход которого подключен к управл ющему входу первого ключа, инвертирующий- вход дифференциального усилител через второй ключ подключен к неинвертирующему входу дифференциаль- , ного усилител . Истонники информации, ,н тые во внимание при экспертизе s 1. Авторское свидетельство СССР Н . кл. G Об G 7/161 197 2. Авторское свидетельство СССР f 28397, кл. G 06 G 7/161, 1971 (прототип).
/f/ ff
чЁ