Неавтономный перемножитель колебаний

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пщ 56367 8

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.05.75 (21) 2141010/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.77. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 14.07.77 (51) Ч. Кл.- б 06G 7/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) ЪД1, 681лЗэ(088.8) (72) Автор изобретения

В. Г. Оси и ен ко (71) Заявитель (54) НЕАВТОНОМНЪ1Й ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к дискретно-аналоговым специализированным вычислительным устройствам, предназначенным для неавтоном ного перемножения двух колебаний и формирования сигналов сложной формы. В частности, оно может быть использовано в гармонических анализаторах и синтезаторах, измерителях спектральных характеристик и энергетических спектров, вокодерах, устройствах опознавания, разделения, преобразования, синтеза, классификации, сжатия и растяжения сигналов, одноканальных и многоканальных системах передачи и приема информации, измерителях нелинейных искажений и координат подвижных и неподвижных объектов, а также в устройствах обработки и формирования сигналов, моделирования, автоматического контроля и управления, в контрольно-диагностической, испытательной и другой аппаратуре.

Известны множительные устройства, содержащие преобразователи непрерывных величин в цифровые и цифровых величин в непрерывные и реализуемые на основе использования элементов импульсной техники, которые применяют в радиотехнике, измерительной, вы числительной и другой технике для получения произведения электрических колеба|ний — сомножителей (1, 2).

Наиболее близкий по техническому реше- з0 нию к изобретению перемножитель (2) соде1,— жит блок дозирующих резисторов, выходами подключенный через сумматор к первому выходу перемножителя, блок управления, первые вход и выход которого подсоединены соответственно к выходу масштабного блока, вход которого является входом перемножителя, и к управляющему входу генератора тактовых импульсов с перестраиваемой частотой, и функционально связанные с ними преобразователь непрерывных величин в цифровые, преобразователь цифровых величин в непрерывные, реверсивный двоичный счетчик и ключ.

Недостатками прототипа являются низкая точность и малое быстродействие, которые обусловлены необходимостью преобразований величин из аналоговой формы в цифровую и из цифровой в аналоговую.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия перемножптеля.

Это достигается тем, что в неавтономный перемножитель колебаний введены блок селекции, коммутаторы вертикальных и горизонтальных каналов, фазоинверсный каскад, двухканальный коммутатор и блок регулирования режима, входы которого соединены с соответствующими выходами блока селекции, а выходы — с управляющими входами двухканального коммутатора, подсоединенного вы563678

3 ходом к второму выходу перемнажителя. Один из входов блока селекции подключен к выходу масштабного блока, а один из его выходов — к второму входу блока управления, второй и третий выходы которого подсоединены соответственно к управляющим входам коммутаторов вертикальных и горизонтальных каналов. Информационный вход коммутатора вертикальных каналов связан с выходом ге ератора тактовых импульсов с перестраивасмой частотой, а информационный вход коммутатора горизонтальных каналов — с выходом первого канала коммутатора вертикальных каналов. Выходы блока селекции подсоединены к соответствующим входам олока дозирующих резисторов, вход фазоинверсного каскада соединен с выходом сумматора, а два выхода фазоинверсного каскада подключены к информационным входам двухканального коммутатора. Выходы коммутаторов вертикальных и горизонтальных каналов соединены с соответствующими входами блока селекции.

Блок-схема неавтономного перемножителя колебаний представлена на фиг. 1. На фиг. 2 изображено искомое произведение F(t) =р

f (t) V (t) для случая, когда известное колебание — сомножитель f (t) имеет вид, приведенный на фнг. 3, а второе колебание — сомножитель V (/) — вид, изображенный на фиг. 4.

Неавтономный перемножитель колебаний (фиг. 1) включает в себя вход 1 перемножителя для подключения источника второго колебания — сомножителя, масштабный блок 2, состоящий из ступенчатого делителя напряжения, усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и согласующей линии задержки (которая может и отсутствовать), блок 3 управления, содержащий устройство формирования стартового и стопового импульсов и триггер, соединенные последовательно, генератор 4 тактовых импульсов с перестраиваемой частотой, коммутатор 5 вертикальных каналов, коммутатор 6 горизонтальных каналов, блок 7 селекции, имеющий одинаковые функциональные группы, общее число которых равно числу блоков 8 дозирующих (взвешивающих) резисторов и каждая из которых представляет собой схему совпадения импульсов коммутаторов вертикальных и горизонтальных каналов и аналогового ключа (например, транзисторного ключа — звезда и мостового ключа), соединенных последовательно. Кроме того, перемножитель содержит сумматор 9, первый выход 10, предусмотренный для съема искомого произведения на нагрузку в случае, если формируемое колебание — сомножитель не является знакопеременной функцией, фазоинверсный каскад 11, двухканальный коммутатор 12, второй выход

13, служащий для съема искомого произведения на нагрузку тогда, когда формируемое колебание — сомножитель является знакопеременной функцией, блок 14 регулирования

4 режима двухканального коммутатора 12 по закону изменения знака формируемого колебания — сомножителя, состоящий из триггера с устройством установки его исходного состояния, и кнопочный переключатель 15, предназначенный для отключения фазоинверсного каскада 11, двухканального коммутатора 12 и блока 14 регулирования режима в случае, когда формируемое колебание — сомножитель не является знакопеременной функцией.

Интервал повторения тактовых импульсов генератора выбирается в соответствии с теоремой отсчетов Котельникова.

Если и — потребное число отсчетных значений известного колебания — сомножителя f(t), Йв — число разрядов двоичного счетчика коммутатора вертикальных каналов и k; — число разрядов двоичного счетчика коммутатора горизонтальных каналов, то для числа и, выходов коммутатора вертикальных каналов и числа выходов коммутатора горизонтальных каналов имеют место следующие соотношения: и:пв пг:2 пв:2 в пг:2 "", о — в+ г1 где при четном Йо справедливы равенства

k,=k„= — k„

2 а при нечетном 4 справедливы такие:

= — (k, — 1), kÄ = — (lг, + 1).

Схемы совпадения функциональных групп блока 7 селекции по одному из своих входов объединены в и, число секций, которые образуют п„число горизонтальных каналов, а входящие в каждую секцию (в каждый горизонтальный канал) и, число схем совпадения по другому из своих входов объединены в и, число вертикальных каналов.

Импульсы управления знакопеременностью формируемого колебания — сомножителя f (t) снимаются на блок 14 регулирования режима с выходов тех схем совпадения или с выходов тех транзисторных ключей — звезд функциональных групп блока 7 селекции, которые через аналоговые ключи или мостовые ключи этих функциональных групп связаны с дозирующими (взвешивающими) резисторами блока 8, определяющими начала положительной и отрицательной полярности участков знакопеременного колебания — сомножителя f(t).

При этом импульсы управления, определяющие начала положительных участков колебания — сомножителя f (t), подводятся слева (или справа) к блоку 14 регулирования режима двухканального коммутатора 12, а импульсы управления, определяющие начала отрицательных участков колебания — сомножителя f(t), — справа (или слева). к блоку 14 (см. фиг. 1).

Работу неавтономного перемножителя колебаний можно представить с учетом фиг. 1—

4 следующим образом.

563678

Зо

5

Будем считать, что к входу 1 подсоединен источник колебания — сомножителя V(t) (см. фиг. 4), режим масштабного блока 2 выбран в соответствии с необходимостью, интервал

М повторения тактовых импульсов генератора 4 — из условия формирования колебания— сомножителя f(t) по методу прямоугольников с заданной точностью, величины сопротивлений дозирующих резисторов блока 8 установлены в соответствии с абсолютными значениями дискрет колебания — сомножителя f(t) (см. фиг. 3), выходы схем совпадения или транзисторных ключей — звезд функциональных групп блока 7 селекции, с которыми связаны через аналоговые ключи или мостовые ключи этих функциональных групп дозирующие резисторы блока 8, определяющие начала отрицательных участков колебания — сомножителя f (t), соединены с левым входом блока 14, а выходы схем совладения или транзисторных ключей — звезд функциональных групп блока 7, с которыми связаны через аналоговые ключи или мостовые ключи этих функциональных групп дозирующие резисторы блока 8, определяющие начала положительных участков колебания — сомножителя

f(t), соединены с правым входом блока 14, и кнопочный переключатель находится во включенном положении (см. фиг. 1).

Поступающее в масштабный блок 2 через вход 1 колебание — сомножитель (1) (см. фиг, 4) отводится на вход устройства формирования стартового и стопового импульсов блока 3 управления и через согласующую ли нию задер>кки блока 2 на входы аналоговых ключей или мостовых ключей (схем выборок) функциональных групп блока 7 селекции.

Сформированный стартовый импульс запускает триггер блока 3 управления, напряжение с которого задает режимы работы генератора

4 тактовых импульсов, коммутатора 5 вертикальных каналов и коммутатора 6 горизонтальных каналов. Вырабатываемые при этом генератором 4 тактовые импульсы поступают на запуск коммутатора 5. Последний выдает на каждый тактовый импульс один опросный (KBiHBJIbHbIH) импульс длительностью М, равной интервалу следования тактовых импульсов. Опросные импульсы коммутатора 5 подаются на входы соответствующих вертикальных каналов блока 7 селекции.

Снимаемые с выхода первого канала коммутатора 5 импульсы запускают коммутатор

6. Последний выдает на каждый запускающий импульс один опросный импульс длительностью Ati=n„At, равной интервалу следования импульсов с первого канала коммутатора 5. Опросные импульсы коммутатора 6 поступают на входы соответствующих горизонтальных каналов блока 7 селекции.

При совпадении во времени на входах соответствующей схемы совпадения блока 7 селекции опросных импульсов коммутаторов 5 и 6 вертикальных и горизонтальных каналов на ее выходе возникает импульс длитель.

6 ностью At, который непосредственно или через транзисторный ключ-звезду блока 7 открывает аналоговый ключ или мостовой ключ этой функциональной группы для прохождения колебания — сомножителя q.(t) на вход соответствующего дозирующего резистора блока 8. В результате этого на выходе блока

8 появляется импульс длительностью At, амплитуда которого пропорциональна величине соответствующего дозирующего резистора и значению колебания — сомножителя cp(t) на данном интервале времени.

С выхода блока 8 импульсы, промодулированные по амплитуде колебанием — сомножителем q(t), и следующие непрерывно друг за другом, через сумматор 9, кнопочныи переключатель 15, фазоинверсный каскад 11 и двухканальный коммутатор 12, левая или правая половина которого открыта под воздействием положительного потенциала, поступающего с левого или правого выхода блока 14 регулирования режима двухканального коммутатора 12 по закону изменения знака колебания — сомножителя f (t), подаются на выход 13, образуя искомое произведение ГI(t) (см. фиг. 2), которое равно

F, (t) = II. f (kAt). (t) = 3 f (tJ e (t), где f (t) = f(kAt) — ступенчатая функпия.

Когда колебание — сомножитель f(t) имеет одну какую-либо полярность, то съем искомого произведения FI(t) в этом случае производится с сумматора 9 непосредственно на выход 10.

Если длительность колебания — сомножите ля f(t) превышает длительность колебания —. сомножителя V(t) то по истечении последне

ro в блоке 3 управления формируется стоп вый импульс, который перебрасывает триггер блока 3 в исходное состояние, а импульс последнего прекращает работу генератора 4 и приводит в исходные состояния коммутаторы

5 и 6 вертикальных и горизонтальных каналов. После этого устройство подготовлено к следующему процессу перемножения колебания — сомножителя ((/) на какое-то друго ° колебание — сомножитель у (t) .

В том случае, когда длительность колебания — сомножителя f (t) не превышает длительность колебания — сомножителя cp(t), то по истечении первого снимаемый с выхода п следней схемы совпадения или с выхода последнего транзисторного ключа-звезды блока

7, который через аналоговый ключ или мостовой ключ этой же функциональной группы блока 7 селекции связан с последним дозирующим резистором блока 8, импульс перебрасывает триггер блока 3 управления в исходное состояние, а импульс последнего прекращает работу генератора 4 и приводит в исходное положение коммутаторы 5 и 6.

Если длительность колебания — сомножителя f(t) равна длительности колебания — срмножителя cp(t), за которым непосредственно следует колебание — сомножитель у (t), то

563678 по истечении колебания cp(t) триггер блока 3 управления не перебрасывается в исходное состояние, а следовательно, не прекращается работа генератора 4 тактовых импульсов и коммутаторов 5 и 6. В результате на выходе 10 или 13 вслед за произведением формируется произведение

Ф, (t) = p f Itj v ().

Совмещение процесса формирования одного из колебаний — сомножителей и процесса перемножения его на другое колебание — сомножитель в одном устройстве, что достигается путем формирования известного колебания — сомножителя из дискрет по методу прямоугольников за счет непосредственного воздействия другого колебания — сомножителя на дозирующие резисторы при их последовательном во времени опросе через равные интервалы времени с помощью прямоугольных импульсов двух функционально связанных коммутаторов каналов и применения при формировании участков противоположной полярности этого колебания — сомножителя соответствующего управления съемом искомого произведения с выходов фазоинверсного каскада через двухканальный коммутатор, благодаря введению новых элементов — коммутаторов вертикальных и горизонтальных каналов, блока селекции, фазоинверсного каскада, двухканального коммутатора и блока регулирования режима — выгодно отличает предлагаемое устройство от указанного прототипа, так как позволило существенно упростить техническое решение задачи формирования одного колебания — сомножителя и задачи перемножения последнего на другое, подводимое извне, создать технически простое и надежное формирующе-перемножительное устPOHCTBO C MHHHMBJIbHbIM UHCJIOM KOMMQTHPgIOщих и коммутируемых элементов и с повышенными специализированными функциональными возможностями, значительно повысив при этом точность составления искомого произведения и быстродействие устройства. В результате этого будет расширен частотный диапазон спектральных характеристик формируемых произведений, повышена точность формирования и снижены технико-экономические затраты на производство и эксплуатацию устройства перемножения колебаний.

Формула изобретения

Неавтономный перемножитель колебаний, содержащий блок дозирующих резисторов, выходы которого подключены через сумматор к первому выходу перемножителя, и блок управления, первые вход и выход которого подсоединены соответственно к выходу масштабного блока, вход которого является входом перемножителя, и к управляющему входу генератора тактовых импульсов с перестраиваемой частотой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия перемножителя, он содержит блок селекции, коммутаторы вертикальных и горизонтальных каналов, фазоинверсный каскад, двухканальный коммутатор и блок регулирования режима, входы которого соединены с соответствующими выходами блока селекции, а выходы подключены к управляющим входам двухканального коммутатора, подсоединенного выходом к второму выходу перемножителя, один из входов блока селекции подключен к выходу масштабного блока, а один из его выходов соединен с вторым входом блока управления, второй и третий выходы которого подсоединены соответственно к управляющим входам коммутаторов вертикальных и горизонтальных каналов, информационный вход

Зо коммутатора вертикальных каналов подключен к выходу генератора тактовых импульсов с перестраиваемой частотой, а информационный вход коммутатора горизонтальных каналов подключен к выходу первого канала комÇ5 мутатора вертикальных каналов, выходы блока селекции подсоединены к соответствующим входам блока дозирующих резисторов, вход фазоинверсного каскада соединен с выходом сумматора, а два выхода фазоинверс4О ного каскада подключены к информационным входам двухканального коммутатора, выходы коммутаторов вертикальных и горизонтальных каналов соединены с соответствующими входами блока селекции.

45 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бруевич Н. Г. и Доступов Б. Г. Основы теории счетно-решающих устройств. М., «Сов. радио», 1964, с. 772 — 775, рис. 17.2.1 — 17.2.3.

50 2. Кори Г. и Кори Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины, ч. 1, М., «Мир», 1967, с. 343, рис. 7, 6б.

563678

Составитель В. Осипенко

Техред И, Карандашова

Корректор Н. Аук

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, s

Заказ 1544/8 Изд. № 564 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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