Устройство для перемножения напряжений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМНОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее интегратор, выход которого подключен к входу нуль-органа, выход которого подключен к входу блока управления, выход кото-, рого соединен с первым входом элемента И, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, выход элемента И соединен с входом счетчика, источник опорного напряжения , операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключен вывод первого масштабного реэистора, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, второй масштабный резистор , отличающееся тем, что, с целью повьш1ения тЬчности и быстродействия, в него введены дот полнительный операционный усилитель, инвертор, первый и второй элементы с управляемой проводимостью и первый и второй переключатели, причем первый вход первого переключателя является входом первого сигнала-сомножителя, входом второго сигнала-сомножителя является первый вход второго переключателя , выход первого переключателя соединен с вторым выводом первого масштабного резистора, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом второго переключателя, входом инвертора и входом первого элемента с управляемой проводимостью, выход инвертора подключен к второму входу первого переключателя, выход первого элемента с управляемой проводимостью соединен-с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к управляияиим входам первого и второго элементов с управляемой проводимостью, выход второго переключателя через второй элемент с управляемой проводиI мостью подключен к инверти Е)ующему входу дополнительного операционного Q усилителя, выход которого соединен СО с входом интегратора, между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к шине нулевого потенциала, второй выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго переключатйпей.

СООЗ СоаЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕС1ЪЬЛИН

09) (11) С 06 С 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

no W w и Се Ретений v ОтнРыт19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3555092/18-24 (22) 21.02.83 (46) 07.05.84.Бюл. У 17 (72) В.М.Алексеев, В.В.Богданов, Б.В.Султанов и Б.А.Супонин (53) 681.335(088.8) (56) 1. Патент Японии В 48-12534, кл. 97(8) В 12, опублик. 1973.

2. Селибер А.Б. и др. Универсальный аналого-цифровой преобразователь

"Приборы и системы управления", 1977

У 6, с.38-39 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМНОЖЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее интегратор, выход которого подключен к входу нуль-органа, выход которого подключен к входу блока управления, выход кото-. рого соединен с первым входом элемента И, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, выход элемента И соединен с входом счетчика, источник опорного напряжения, операционный усилитель, к инвер. тирукицему входу которого подключен вывод первого масштабного резистора, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, второй масштабный резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены до-. полнительный операционный усилитель, инвертор, первый и второй элементы с управляемой проводимостью и первый и второй переключатели, причем первый вход первого переключателя является входом первого сигнала-сомножителя, входом второго сигнала-сомножителя является первый вход второго переключателя, выход первого переключателя соединен с вторым выводом первого масштабного резистора, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом второго переключателя, входом инвертора и входом первого элемента с управляемой проводимостью, выход инвертора подключен к второму входу первого переключателя, выход первого элемента с управляемой проводимостью соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго элементов с управляемой проводимостью, выход второго переключателя через второй элемент с управляемой проводимостью подключен к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя, выход которого соединен с входом интегратора, между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к шине нулевого потенциала, второй выход блока управления соединен с управляккцими входами первого и второ го переключатепей.

1091182

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных машинах. 5

Известно устройство для перемножения напряжений, содержашее интеграторы, компаратор, блок управления, переключатели, масштабные резисторы и инвертор (1$ .

»0

Недостатком данного устройства является его низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для перемножения напряжений, содержащее первый и второй интеграторы, первый и второй нуль-органы, источник опорного напряжения, ключи, блок управления, элемент И, генератор импульсов и счетчик, причем первый вход первого 20 интегратора соединен с выходом первого ключа, а первый вход второго интегратора — с выходом второго ключа, вход иервого ключа является входом первого сигнала-сомножителя, вход второго ключа является входом второго сигнала сомножителя, вторые входы первого и второго интеграторов соединены соответственно с выходами третьего и четвертого ключей, входы кото-. 30 рых соединены с выходом..источника опорного напряжения, выход первого интегратора подключен к входу первого нуль-органа, а выход второго интегартора — к входу второго нуль-органа„З5 выходы первого и второго нуль-органов соединены с соответствующими входами блока управления, выходы которого соединены с первым входом элемента

И и управляющими входами ключей, вто- 40 рой вход элемента И подключен к выходу генератора импульсов, выход энеме. та И соединен с входом счетчика „2) .

Однако известное устройство харак- 4g теризуется низкой точностью и малым быстродействием. Низкая точность обусловлена тем, что в устройстве. осуществляется перемножение интегральных значений сигналов-сомножителей, ц» ввятых в разные мс юнты времени, а малое Гь»стродейств . объясняется наличием трех тактов преобразования.

Цель изобретения — повышение точно ти и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для перемножения напряжений, содержащее интегратор, выход которого подключен к входу нульоргана, выход которого подключен к входу блока управления, выход которо-. го соединен с первым входом элемента

И, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, выход элемента И соединен с входом счетчика, источник опорного напряжения, операционньш усилитель, к инвертирующему входу которого подключен вывод первого масштабного резистора, неинвертирующий вход операционного усилителя соедчнен с шиной нулевого потенциала, второй масштабный резистор, введены дополнительный операционный усилитель, инвертор, первый и второй элементы с управляемой проводимостью и первый и второй, переключатели, причем первый вход первого переключателя является входом первого сигнала-сомножителя, входом второго сигналасомножителя является первый вход второго переключателя, выход первого переключателя соединен с вторым выводом первого масштабного резистора, выход источника с.-орного напряжения соединен с вторым входом второго пере. ключателя, входом инвертора и входом первого элемента с управляемой проводимостью, выход инвертора подклю чен к второму входу первого переключателя, выход первого элемента с управляемой проводимостью соединен с инвертирующим входом оп..рационного . усилителя, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго элементов с управляемой проводимостью, выход второго переключателя че-,( рез второй элемент с управляемой проводимостью подключен к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя,= выход которого соединен с входом интегратора, между инвертирующим входом и выходом дополнительного операционного усилителя включен второй масштабный резистор, неиывертирующий вход дополнительного операционного усилителя подключен к шине нулевого потенциала, второй выход блока управления соединен с управляющими входами первого и второго переключателей.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства для перемножения напряжений. устройство содержит интегратор 1, нуль-орган 2, блок 3 управления, инвертор 4, первый переключатель 5, источник 6 опорного напряжения, второй переключатель 7, первый эле1091

0 (t)

С =

U R

0 1

rpe U< (t) — напряжение с входа 18 первого сигнала-сомножителя;

U — напряжение источника 6 опорного напряжения;

R — сопротивление первого масштабного резистора 9.

Напряжение на входе интегратора 1, равное выходному напряжению дополните льного операционного усилителя 12, равно

Вх. инх (t) 2() 2 Я где U2(t) — напряжение с входа 19 второго сигнала-сомножителя, G — проводимость второго элемента 10 с управляемой проводимостью;

R — сопротивление второго

2 масштабного резистора 13.

В общем случае неидентичность характеристик пеового и второго элементов з мент 8 с управляемои проводимостью, первый масштабный резистор 9, второй элемент 10 с управляемой проводимостью, операционный усилитель !I дополнительный операционный усили5 тель 12, второй "зсштабный резистор

13, элемент И 14, генератор 15 импульсов, счетчик 16, шину 17 нулевого потенциала, а также входы 18 и

19 первого и второго сигналов-сомножи !0 телей соответственно.

Устройство для перемножения напряжений работает следующим образом.

В первом такте, длительность которого задается блоком 3 управления, !5 . первый и второй переключатели 5 и 7 устанавливаются в положение, при котором вход 18 первого сигнала-сомножителя оказывается подключенным к первому масштабному резистору 9

20 а вход 19 второго сигнала-сомножителя подключен к входу второго элемента 10 с управляемой проводимостью.

В течение первого такта интегратор I заряжается под воздействием

25 напряжения с выхода дополнительного операционного усилителя 2, пропорционального произведению первого и второго сигналов-сомножителей.

Например, операционный усилитель

11 охвачен отрицательной обратной

30 связью через первый элемент 8 с управ ляемой проводимостью, поэтому проводимость этого элемента равна

182 4

8 и !О с управляемой проводимостью учитывается следующим образом

С =аС,, (3) где д — коэффициент.

С учетом выражений (!) и (3) можно записать

2() 2 а (4)

Ьх. инт о

В конце первого такта выходное напряжение интегратора I равно

Т К2а(! Ц2 (5) "о

О где Т, — длительность первого такта;

U, U — среднее значение напряжений за длительность первого такта со входов 18 и 19 пер-. вого и второго сигналовсомножителей;

Л ь — постоянная времени интегратора 1.

Во втором такте по команде с блока 3 управления первый и второй пере.,кпючатели 5 и 7 переводятся в противоположное направление и выход инвертора 4 оказывается подключенным к первому масштабному резистору 9, а выход источника 6 опорного напряжения — к входу второго элемента 10 с управляемой проводимостью.

С началом второго такта с блока 3 управления выдается сигнап на разреша кнций вход элемента И 14 и через него на счетчик 16 поступают импульсы от генератора 15 импульсов.

В течение второго такта интегратор 1 перезаряжается до нуля под воздействием выходного напряжения дополнительного операционного усилителя 12. Момент равенства нулю выходного напряжения интегратора 1 фиксируется нуль-органом 2, который выдает на блок 3 управления сигнал об окончании второго такта. Блок 3 управления снимает разрешение на прохождение импульсов через элемент И 14.

Число импульсов, накопленное в счетчике 16, пропорционально длительности второго такта.

Значение напряжения на выходе дополнительного операционного усилите.ля 12, которым перезаряжается интегратор 1 во втором такте, т. е напряжение на входе интегратора 1 во втором такте

1091182 т„ 2= — 0ц = 0 U ц 2 2, о

0ой2 а

"Вх.инт® =

Составитель О. Отраднов

Редактор М.Рачкулинец Техред М,Тепер Корректор А.Дзятко

Заказ 3082/46 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ 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

За время второго такта напряжение на выходе интегратора 1 изменяется от значения, определяемого из 5) за вычетом его выходного напряжения, обусловленного воздействием вход ного напряжения, определяемого из (6) to

2. 2 1„т20О" 2

=о R Uа

Г где 1 — длительность второго такта.

Из (7) следует

Из выражения(В)следует, что неидентичность характеристик первого и второго элементов 8 и 10 с управляемой проводимостью не влияет на результат преобразования.

Таким образом, предлагаемое устройство умножения по сравнению с известным обладает более высокими точностью и быстродействием, так как цикл работы состоит только из двух тактов.