Множительное устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(д) G 06 G 7/161

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 2795499/18-24 (22) 10.07.79 (46) 23 07.83. Бюл. У 27 (72) В.У.Кизилов (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 538372, кл. G 06 G 7/16, 1975 °

2. Pfeiffer, А four - quadrant

multip.1!ег using triangular waves

diodes resistors and operational

amPlifires. — 1.R.Å, Trans. on electron. computers, 1959, June, р.222-227 (прототип). (54)(57) МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник первого входного сигнала, источник второго входного сигнала, первый и второй сумматоры, первые входы которых подключены к

„„SU„„1030812 А выходам источников первого и второго входных сигналов соответственно, множительный блок и выходной усредняющий фильтр, выход которого является выходом устройства, входы множительного блока подключены к выходам сумматоров, а выход - к входу выходного усредняющего фильтра, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью умень" щения погрешности перемножения и упрощения устройства, в него введены источник стабильного сигнала, орто" гонального входным, сигналам, Формирователь ортогонального сигнала, вход которого подключен к выходу множитель- ного блока, а выход - к второму вхо- д ду первого сумматора, а выход первого Е источника стабильного сигнала, ортогонального входным сигналам, подключен к второму входу второго сумматора.

103081 2

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в функциональных преобразователях, а наиболее широкое применение может найти в измеритель- 5 ных преобразователях электрической мощности и в реле прямой и обратной мощности.

Известно множительное устройство, содержащее ограничители, генератор опорного напряжения, операционный усилитель, переменный резистор, низкочастотный фильтр, трансформаторы и масштабные резисторы Pl ) .

Недостатком этого устройства яв- 15 ляется наличие значительных инструментальных методических погрешностей, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является множительное устройство, содержащее ис- 20 точник входного сигнала, источник второго входного сигнала, первый и второй сумматоры, первые входы которых подключены к выходам источников пер" вого и второго входных, сигналов сост- 25 ветственно, множительный блок и выходной усредняющий фильтр, выход которого является выходом устройства, входы множительного блока подключены, к выходам сумматоров,а выход - к входу .. 30 выходного усредняющего фильтра (2), Основными недостатками устройства являются наличие значительных ин" струментальных и методических погрешностей, а также низкое значение коэффициента преобразования. Последнее требует включения либо на входе, либо на выходе множительного устройства дополнительного усилителя, что усложняет схему. Действенных и простых 40 способов уменьшения инструментальной погрешности неизвестно, так как не" линейное множительное устройство с двумя входами не может быть охвачено обычной связью. 45

Присущая времяимпульсным множительным устройствам методическая погрешность, может быть уменьшена путем увеличения частоты дискретизации, но при этом растет инструментальная погрешность. В результате имеется оптимальная частота дискретизации, при которой достигается минимум полной погрешности. При.современной элементй базе этот минимум имеет место 55 при частоте дискретизации порядка нескольких килогерц. Другой путь уменьшения методической погрешности состо ит в уменьшении коэффициента модуляции. При этом во столько же раз падает выходной сигнал множительного устройства. Для восстановления уровня выходного сигнала на выходе множительного устройства требуется включение дополнительного усилителя, что усложняет схему.

Цель изобретения - уменьшение погрешности перемножения и упрощение устройства °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены источник стабильного сигнала, ортогонального входным сигналам, формирователь ортогонального сигнала, вход которого подключен к выходу множительного блока, а выход - к второму входу первого сумматора, а выход первого источника стабильного сигнала, ортогонального входным сигналам йодключен к второму входу второго сумматора.

Сущность изобретения состоит в том, что два сигнала на одном входе множительного блока перемножаются на два сигнала на втором входе, один иэ которых является преобразованным выходным сигналом множительного блока. .Благодаря попарной ортогональности сигналов на входах множительного блока среднее значение выходного сигнала пропорционально сумме произведений ортогональных сигналов. В результате множительный блок является одновременно усилителем произведения входных сигналов, охваченным отрицательной или положительной обратной связью.

В зависимости от знака обратной связи можно получить уменьшение либо инструментальной (отрицательная обратная связь - ООСJ, либо методической (положительная обратная связь - ПОС) погрешности, либо достичь релейного эффекта (коэффициент ПОС больше единицы), не усложняя схему множительного устройства ° ! На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Нножительное устройство содержит множительный блок l, на входы которого через первый и второй сумматоры

2 и 3 поступают входные сигналы X(t) от источника 4 первого входного сигнала и Y(t) от источника 5 второго входного сигнала. К второму входу второго сумматора 3 подключен ортогональный к X(t) и Y(t) сигнал d.(t) от источника 6 стабильного сигнала ортогонального входным сигналам. Вы812

40

Составитель Т.Сапунова

Редактор H.Джуган Техред М.Тепер Корректор 6.Макаренко

Заказ 5214/49 Тираж 706 . Подписное

8йИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1030 ходной сигнал Z(t) множительного блока 1 через формирователь 7 ортогонального сигнала, в котором осуществляется формирование иэ выходного сигнала

2(т) сигнала fb, ортогонального X(t) и Y(t}, подключен к второму входу первого сумматора 2. Выходной сигнал множительного блока 1 после сглаживания в выходном усредняющем фильтре

8 является выходным сигналом предла- 1р гаемаго устройства. Коэффициент передачи формирователя 7 равен +К.

Множительное .устройство работает следующим образом. Ha выходе множительного блока 1 сигнал в любой момент времени пропорционален произведение входных сигналов

Z(t) (Х + P) (Y + с ), (l) где для простоты предположим, что 20

oL(t) и P (t) - неортогональные сигналы прямоугольной формы соответствующей частоты, что проще всего реализуется, и что амплитуды их

С И = COflSt 1 (2) ту = К Z Qp. (3)

Тогда

Zc =- gz.(t)a+.

Р т

Из выражения (1) среднее значение gp

Z(t), являющееся выходным сигналом предлагаемого устройства

ЕсР= (ХУ)ср+ (оЦЗ)ср, (5) так как в силу ортогональности (X )« =0, (P Y)ер =О. (6) 35

Еслио и Ь синфаэные прямоугольные напряжения (с®ср= о, „,=. -о,К2 . (>) . и ср=.(Ю)ер oL > kZ.ñð, (87 откуда (ХУ) (9) .ср KKoc где Kpo=a(K (10)

Результат (10) не изменится, если 4> о и р будут сигналами другой формы.

Изменится лишь значение Кос.

Иэ соотношения (1О) видно, что выходной сигнал определяется по отношению к произведению входных сигналов тем же выражением, что и сигнал на выходе усилителя с обратной связью по отношению к входному сигналу. Аналогичным оказываются и свойства устройства. Уменьшая сихналы Х и У, можно добиться снижения методической погрешности беэ уменьшения выходного сигнала и без использования .дополнительного усилителя, выбрав соответствующее значение К, < при ПОС 1верхний знак) .

Если определяющей является инструментальная погрешность,она может быть уменьшена увеличением входного сигнала (без выхода за рабочий участок характеристики умножителя). и введе" нием OOC (нижний знак)..

При К ) 1 и ПОС имеет место репейный режим работы, что может быть использовано для создания реле произведения (например, реле активной прямой или обратной мощности}. Введением смещения можно перемещать положение скачка характеристики.

Преимущества предлагаемого изобратения сказывается в измерительных преобразователях активной мощности, . где входными являются сигналы промышленной частоты, а ортогональными им - сигналы постоянного тока. Выходным сигналом является среднее значение произведения входных сигналов.

Преимущества предлагаемого устройства особенно сказываются при входных сигналах переменного тока, когда ортогональные сигналы являются сигналами постоянного тока, и в обратном случае,. когда входные сигналы постоянного тока, а ортогональные - пе" ременного.

Кроме того, устройство может изменять коэффициент преобразования множительного устройства вплоть до бесконечного значения (релейный режим).