Перемножающее устройство

 

ПЕРЕМНОЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее перемножающий блок, к входам которогоподключены выходы первого и второго сумматоров, первые входы которьр4 являются входами первого и второго сигналов-сомножителей соответственно, источник опорного напряжения, ортогонального первому и второму сигналам-сомножителям , к второму входу второго сумMdTopa подключен выход блока формирования ортогонального сигнала, интегратор, задатчик интервала ортогональности, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения уровня пульсаций выходнбго напряжения , в него введены блок аналоговой памяти и формирователь управляющих импульсов, причем выход перемножаю-щего блока подключен к входу интегратора выход которогб соединен с ,входом блока аналоговой памяти, вы-j ход которого является выходом устройства и подключен к входу блока формирования ортогонального сигнала, выход задатчика интервала ортогональности соединен с управляющими (О входами блока формирования ортогонального сигнала и источника опорного напряжения, ортогонального первому и второму сигналам-сомножителям , выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход формирователя управляющих имОд 4 пульсов соединен с управлякжцим входом блока аналоговой памяти. Ч 4;

(!9) (I I ) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(yi) G06. G 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 36582.11/24-24 (22) 02.11.83 (46) 30.06 85 Бюл. N- 24 (72) В.У. Кизилов и И.И. Смилянский (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (53) 681.335(088.8) (56) 1. Безикович А.Я. и др..

Измерение электрической мощности в звуковом диапазоне частот. Л., "Энергия", 1980, с. 101.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 915077, кл. G 06 G 7/12, 1980 (йр ототип) . (54) (.57) ПЕРЕИНОЖАКЗЦЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее перемножающий блок, к входам которого. подключены выходы первого и второго сумматоров, первые входы которых являются входами первого и второго сигналов-сомножителей соответственно, источник опорного напряжения, ортогонального первому и второму сигналам-сомножителям, к второму входу второго сумматора подключен выход блока формирования ортогонального сигнала, интегратор, задатчик интервала ортогональности, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения уровня пульсаций выходного йапряжения, в него введены блок аналоговой памяти и формирователь управляющих импульсов, причем выход перемножаю-. щего блока подключен к входу инте. гратора, выход которого соединен с входом блока аналоговой памяти вы-; ход которого является выходом устройства и подключен к входу блока формирования ортогонального сигнала» выход задатчика интервала ортогональности соединен с управляющими входами блока формирования ортогонального сигнала и источника опорного напряжения, ортогонального .первому и второму сигналам-сомножителям, выход которого подключен квторому входу первого сумматора, выход формирователя управляющих импульсов соединен с управляющим входом блока аналоговой памяти.

1164740

20

30

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для перемно. жения электрических сигналов,.и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Одно из известных перемножающих устройств содержит множительный блок и сумматоры (1) .

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому является перемножающее устройство,. содержащее блок перемножения, к входам которого подключены выходы первого и второго сумматоров, первые 15 входы которых являются входами первого и второго сигналов-сомножителей соответственно, выход блока перемножения через первый формирователь ортогонального сигнала подключен к входу интегратора, выход которого является выходом устройства и соединен с вторым входом первого сумматора, к второму входу второго сумматора подключен выход второго формирователя ортогонального сигнала, вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения (21 .

Недостатком устройства является низкое быстродействие, обусловленное тем, что для сглаживания пульсаций. выходного сигнаЛа, вызванных как наличием второй гармоники перемножаемь1х сигналов (при перемножении сигналов переменного тока), так и гармониками произведения входных сигналов на ортогональные сигналы опорного напряжения и обратной связи, на выходе устройства необходимо устанавливать фильтр. Кроме того, при перемножении сигналов переменного тока первый формирователь ортогонального сигнала в цепи обратной связи должен .содержать фильтр, что также снижает быстродействие устройства.. Чем выше требования к снижению уровня пульсаций, тем меньше быстродействие устройства.

Целью изобретения является повышение быстродействия и уменьшение 50 .уровня пульсаций выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в известное перемножающее устройство, содержащее перемножающий блок, к входам которого подключены выходы первого и второго сумматоров, первые входы которых являются, входами первого и второго сигналовсомножителей соответственно, источник опорного напряжения, ортогонального первому и второму сигналамсомножителям, к второму входу второго сумматора подключен выход блока формирования ортогонального сигнала, интегратор, задатчик интервала ортогональности, введены блок аналоговой памяти и формирователь . управляющих импульсов, причем выход перемножающего блока подключен к входу интегратора, выход которого соединен с входом блока аналоговой памяти, выход которого является выходом устройства и подключен к входу блока формирования ортогонального сигнала, выход задатчика интервала ортогональности соединен с управляющими входами блока формнрования ортогонального сигнала и источника опорного напряжения, ортогонального первому и второму сигналам-сомножителям, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход формирователя управляющих импульсов. соединен с управляющим входом блока аналоговой памяти.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого перемножающего устройства и вариант выполнения блока аналоговой памяти.

На схеме обозначены перемножаюugz= блок 1, первый и второй сумматоры 2 и 3, входы 4 и 5 первого и второго сигналов-сомножителей, источник 6 опорного напряжения, ортогонального первому и второму сигна лам-сомножителям, блок 7 формирования ортогонального сигнала, интегратор 8, блок 9 аналоговой памяти, формирователь 10 управляющих импульсов, задатчик 11 интервала ортогональности, выход 12, ключ 13, запоминающий конденсатор 14, повторитель 15,.шина 16 нулевого потенциала.

Перемножающее устройство работает следующим образом.

Предположим, что перемножающий блок 1 идеальный.

На входы перемножающего блока 1 подают сигналы x(t) + u, (t) и у(t) + z(t), которые перемножаются.

Произведение сигналов интегрируется интегратором 8 и в начале

1164740

20 (s) 25 где k

). Вьйс Ц Ф ) (6) k а еыхК

J п+1).—

Т о

z(t) = a(t) V„(nJ (2) каждого интервала ортогональности, вырабатываемого задатчиком 11 интервала ортогональности, по импульсу формирователя 10 управляющих импуль сов запоминается в блоке 7 аналого.вой памяти 9.

Выходной сигнал блока 9 аналоговой памяти в течение каждого интервала ортогональности постоянный и равен энечению интервала от произведения в конце предыдущего интервала. Блок 7 формирования ортогонального сигнала преобразует это постоянное напряжение в напряжение, ортогональное входным сигналам, но не ортогональное напряжению источника, 6.опорного напряжения.

В конце каждого интервала ортогональности работа устройства описывается следующим разностным уравнениеМ: т

ebs)can()выхК - и(()о(() "(ц1 (((). к()1Й, - р) коэффициент преобразова-; ния перемножающего бло- . 30 ка 1; постоянная времени интегратора 8; коэффициент передачи блока 9 аналоговой памяти; значение выходного напряжения в конце предыдущего интервала; значение выходного напряжения в конце рассматриваемого интервала;

/ интервал ортогональности.

Сигнал z(t), вырабатываемый блоком 7 формирования ортогонального. . сигнала формирования ортогонального сигнала обратной связи, связан с выходным сигналом устройства следуюе. щим соотношением: где Ф() — функция преобразования блока .7 формирования ортогонального сигнала, например, Ф() = k const.

Решение раэностного уравнения имеет вид:

v, (и)- v„,(03(1+ „r. U,Ô)" +

+ )/) . (1-((+= -"х,(),э) / (з) о где U Oj — начальное значение выьы)(ходного напряжения.

Решение будет сходиться при условии, что

/а/ = /1+ Т,U Ô/ с ((1) .Один иэ коэффициентов kay k< или ве личина Б Ф должны быть меньше нуля, или интегратор 8 может быть инвертирующим.

Переходный процесс в устройстве устанавливается тем быстрее, чем меньше а Если а равно нулю,.т.е. переходный процесс устанавливается эа один интервал ортогональностн, таким образом достигается максималь. ное быстродействие.

Установившееся значение выходного сигнала равно т.е. определяется отношением средних значений произведения входных сигналов к произведению опорного напряжения на функцию преобразования блока 7 формирования ортогонального сигнала.

Рассмотрим частные случаи выполнения перемножающего устройства.

Если входные сигналы являются сигналами переменного тока, то простейшими ортогональными к ним сигналами будут сигналы постоянного тока.

В этом случае Up(t) Up> 4(t) 1, поэтому в качестве источника опорного напряжения 6 используется источник постоянного напряжения, а блок формирования ортогонального сигнала 7 выполняется в виде масштаб

1 ного звена, либо его функции выполняет блок 9 аналоговой памяти.

Выходной сигнал перемножающего, устройства в установившемся режиме в этом:случае равен

Tci — I x(c)y(c) d c

Т() (7)

8ы)(У Ц П.

1164740

Если же переиножаются сигналы постоянного тока, то ортатональными к ним будут сигналы переменного тока любой частоты. Проще всего обеспечить эти сигналы в виде меанд ра. В этом случае задатчик 11 интервала ортогональности выполняется в виде генератора, частота которого выбирается равной требуемому интервалу ортогональности (чем выше частота, тем выше быстродействие устрой ства, но ее увеличение ограничено ростом инструментальных погрешностей).

U>(t) У Sign sin (8) о

Блок 7 формирования ортогонального сигнала в этом случае может быть выполнен в виде переключателя полярности:входного сигнала, а его функция преобразования имеет вид

4(t) = Sign sin ., (9) 2 и t

Поскольку при этом

- U (t)e(t) = U (Sign sin ) U,(10)

2к йо то выходной сигнал и в этом случае определяется выражением (6).

Если,же перемножаемые сигналы в общем случае содержат как постоянную составляющую, так и переменную частоты с>, то. ортогональными им сигналами будут гармонические сигналы частоты 1су, где k - должно по крайней мере на 1 превышать высшую гармонику переменной составляющей входных сигналов. Простейшим видом сйгнала, удовлетворяющим этому требованию, могут также служить сигналы, имеющие вид меандра частоты k V = k â€, где Т вЂ” период

2Т первой гармоники входных сигналов.

В этом случае задатчик интервала ортогональности 11 выполняется ъ виде умножителя частоты, источник опорного напряжения 6 и блок формирования ортогонального .сигнала 7

1ð выполняются в виде переключателей полярности постоянного опорного напряжения и выходного сигнала блока аналоговой памяти 9. Их функции преобразования имеют вид

1с2

Ц (t) = U Sign sin — ° t; (11) д о Т

k 2

e(t) = Sign .sin — - t (12)

Т

2п Поскольку и в этом случае

V (t)Ô(t) = V, то выходной сигнал устройства определяется выражением (7).

Таким образом, предлагаемое пе25 ремножающее устройство обеспечивает при выполнении условия (4) макси мальное быстродействие — длительность переходного процесса равна длитель- . ности одного интервала ортогональщ ности, а уровень пульсаций выходного напряжения определяется только сопротивлением утечки запоминающего конденсатора 14, ключа 13 и входным сопротивлением повторителя 15

35 блока аналоговой памяти 9 и не зависит от уровня входных сигналов.

Предлагаемое перемножающее устройство по сравнению с устройством-про тотипом обладает новым качеством—

40 более высоким быстродействием и уменьшенным уровнем пульсаций выходного напряжения.

Составитель О. Отраднов

Редактор Л. Авраменко Техред Т.Маточка Корректор й. Зимокосов

Заказ 4189/47 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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