Аналоговое устройство для умножения

 

О Й И С А Н И Е (И,661560

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.11.77 (21) 2538471/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл

G 06 G 7/16

Гесударстеенный немнтет

СССР пе делам нзеаретеннй и еткритнй (53) УДК 681.335 (088.8) Опубликовано 05.05.79. Бюллетень №17

Дата опубликования описания 15.05.79 (72) Авторы изобретения

В. Н. Бродовский, В. С. Вилков, Д. М. Морозов и В. Л. Ольховский. (?1) Заявитель е ц .% (54) АНАЛОГОВОЕ УСТРОЛСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в аналоговых вычислительных устройствах и системах автоматического управления.

Известно аналоговое устройство для умножения, содержащее два нелинейных функциональных преобразователя, сумматор и блоки выделения модуля (1) .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является аналоговое устройст- 1в во для умножения, содержащее блоки выделения полусуммы и полуразности, входы,которых соединены со входами устройства, а выходы блоков выделения полусуммы и полуразности соответственно через первый и второй нелинейные элементы с первым и вторым входами выходного сумматора (2).

Недостаточная точность работы известных устройств обусловлена тем, что в любом режиме работы часть ячеек хотя бы одного из нелинейных элементов «е принимает участия в формировании выходного напряжения, так как напряжение на выходе этого элемента оказывается меньше порога отпирания

2 этих ячеек. Работа устройства для умножения основана на реализации соотношения где Х, Y — напряжения, соответствующие сомножителям.

Его анализ показывает, что при любом сочетании сомножителей максимальное напряжение, одновременно поступающее на входы нелинейных элементов, не превышает значения - (где Š— шкала устройства умножения) .

Как известно, погрешность нелинейных элементов о обратно пропорциональна квадрату числа ячеек и, посредством которых осуществляется кусочно-линейная аппроксимация параболы . 6

tl >

Из выражения (1) следует, что по крайней мере, - ячеек из 2п ячеек нелинейных элементов не принимает участия в формировании выходного напряжения устройства умножения.

Целью изобретения является повышение точности умножения.

Поставленная цель достигается тем, что предложенное устройство дополнительно содержит компаратор, ключ, усилитель, блок

66

i выделения максимума и третии йелинеййый элемент, выход которого через последовательно соединенные ключ и усилитель соединен с третьим входом выходного сумматора и непосредственно с четвертым входом выходного сумматора. Входы блока выделения максимума соединень соответственно с выходами блоков выделения полусуммы и полуразности, а выход — со входом третьего нелинейного элемента. Входы компаратора соединены соответственно с выходом блока выделения полуразности и с источником положительного опорного напряжения, а вы од- — с управляющим входом ключа.

Структурная схема устройства изображена на чертеже.

Оно содержит первый и второй нелинейные элементы 1, 2, выходы которых соединены с выходом сумматоров 3, блок выделения максимума 4, вь1ход которого соединен со входом третьего нелинейного элемента 5, выход которого соединен с выходным сумматором непосредственно и через ключ

6 и усилитель 7, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 8, блоки

9, 10 выделения полусуммы и полуразности.

Рассмотрим работу устройства.

При реализации соотношения (1) в случае, когда положительные напряжения, соответствующие полусумме и полуразности сомножителей, первый нелинейный элемент

1 осуществляет кусочно-линейную аппроксимацию параболы при сигналах на входе, меньших чем половина шкалы устройства в четвертом квадранте, второй нелинейный элемент 2 — в первом квадранте, Третий нелинейный элемент 5 осуществляет кусочнолинейную аппроксимацию параболы при сигналах на входе, больших, чем половина шкалы устройства в четвертом квадранте.

Когда напряжение на выходе блока 9 превышает значение Е/2, через схему выделения максимума 4 оно поступает на вход элемента 5, выходное напряжение которого суммируется с выходным напряжением элемента 1. В этом режиме ключ 6 разомкнут, так как напряжение на выходе блока 10 меньше — и с выхода усилителя 7 на вход

В суммирующего усилителя сигнал не поступает. Таким образом, в этом случае реализуется соотношение (1).

Когда напряжение на выходе блока 10 превышает Е/2, через схему выделения максимума 4, оно поступает на вход элемента 5, В этом режиме напряженйе на выходе компа ратора 8 меняет знак, ключ 6 замыкается, 1

1560 и выход усилителя 7 с коэффициентом уси ления «минус два» подключается "ко входу усилителя 3. В результате напряжение с выхода элемента 5 суммируется с усиленным

5 в два раза и проинвертированным напряжением с выхода усилителя 7.

Таким образом, в этом случае реализуется соотношение (1).

Каждый нелинейный элемент состоит из

2п/3 ячеек, т. е. общее число ячеек равно числу ячеек в прототипе 2п. Это эквивалентно использованию в прототипе двух нелинейных элементов с числом ячеек, равным

4п/3. При этом в предложенном устройстве

15 поГрешность аппроксимации д снижается в (4/3) 1,78 раз по сравнению с известными устройствами, а следовательно, повышается точность работы предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Аналоговое устройство для умножения, содержащее блоки выделения полусуммы и полуразности, выходы которых соединены со входами устройства, а выходы блоков выделения полусуммы и полуразности соответственно через первый и второй нелинейные элементы соединены с первым и вторым входами выходного сумматора, отличаюшееся тем, что, с целью повышения точности умножения, оно дополнительно содержит компаратор, ключ, усилитель, блок выделения максимума и третий нелинейный элемент, выход которого через последовательно соединенные ключ и усилитель соединен с третьим входом выходного сумматора и непосредственно с четвертым входом выходного сумматора; входы блока выделения максимума соединены соответственно с выходами блоков выделения полусуммы и полуразности, а выход — со входом третьего нелинейного элемента; входы компаратора соединены соответственно с выходом блока выделения полуразности и с источником положительного опорного напряжения, а выход — с управляющим входом ключа.

Источники информации, принятые во внимание при эксйертизе

1. Прйменение и проектирование операционных усилителей. Под ред. Дж. Грэма.

М., «Мир», 1974, 2. Авторское свидетельство СССР № 115979, кл. G 06 G 7/16, 1955.

661560

Редактор Л. Утехина

Заказ 2479/52

СОставитель Л. Снимщикова

Техред О, Луговая Корректор М Пожо

Тираж 779 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П ПП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4