Устройство для умножения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-еу— (22) ЗаявЛено 270677 (21) 2501679/18-24 с присоединением заявки Ио— (23) Приоритет

Опубликовано 15,09.79. Бюллетемь Но 34

Дата опубликования описания 1809.79

G 06 G 7/16

Госуяарствев мы и коиятст

СССР оо дмаи изобретеннй м открытой (53) УДК 681. 385 (088. 8) (72) Автор изобрбтенмя

И.P. Линецкий (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники.

Известны устройства, использующие для умножения двух сигналов принцип двойного интегрирования. Они содержат интеграторы, сравнивающие устройства, ключи, логические элементы (1) .

Недостатком таких устройств является то, что в них произведение входных сигналов получается как результат двух последовательных операций: накопления величины одного иэ сомножителей в интеграторе (заряд) в течение определенного отрезка времени и разряда интегратора посто« ным током, причем мерой величины произведения служит время разряда.

Наличие двух разнесенных во времени операций — заряда и разряда — не позволяет непосредственно получить произведение двух сигналов в виде пропорционального ему периода следования импульсов (между периодами следования, несущими полезную информацию, располагаются интервалы времени, не связанные с произведением) .

Период Т между двумя соседними моментами начала заряда интегратора состоит из времени его заряда t> и времени его разряда т = +,.

При этом произведению входных сигналов Х, Y пропорционален интервал р

tz=х, Т = t + XY.

Интервал связан не с произведением, а только с одним иэ сомножителей, поэтому наличие его в сумме вносит методическую ошибку преобраэон ания.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для умножения (2), содержащее два интегратора, схему сравнения, нуль-орган, элемент И, триггер, ключ, формирователь импульсов, источник опорного напряжения, источники входных сигналов, причем вход первого интегратора через ключ соединен с первым источником входного сигнала, а выход первого интеграто ра соединен со входом нуль-органа, выход второго интегратора соединен с первьм входом схемы сравнения.

Напряжение одного из сомножителей интегрируется первым интегратором в течение постоянного интервала

686035 времени. Затем этот интегратор начинает интегрировать постоянное напряжение обратной полярности. Одновременно второй интегратор начинает интегрировать напряжение второго сомножителя. В момент, когда первый интегратор возвращается в исходное положение, второй интегратор начинает интегрировать указанное выше постоянное напряжение обратной полярности. Интервал времени, за который второй интегратор возвращается в исходное положение, измеряется с помощью постоянной частоты.

Это устройство обладает недостаточной точностью, т. е. имеет методическую погрешность, связанную с преобразованием одной из умножаемых величин в интервал времени.

Целью изобретения является повышение точности.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит дополнительный источник опорчого напряженн я, подключенный ко входу первого интегратора, второй вход схемы сравнения соединен со вторым источником входного сигнала, а выход схемы сравнения соединен с нулевым входом триггера, нулевой выход которого соединен с первым входом элемента И и с управляющим входом второго интегратора, единичный выход триггера соединен с управляющим входом ключа, выход нуль-органа подключен ко второму входу элемента И, выход которого соединен с единичным входом триггера и с входом формирователя импульсов, вход второго интегратора соединен с основным источником опорного напряжения.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Оно ссдержит два интегратора

1, 2, нуль-органа 3, схему сравнения 4, ключ 5, элемент И 6, формирователь импульсов 7, триггер 8, источники 9, 10 входных сигналов, источник опорного напряжения 11 (U, ) той же полярности, что и входные сигналы, источник опорного напряжения 12 (-U ) обратной полярности .

Устройство работает следующим образом.

В схеме постоянно действуют напряжения U« -Up. Пусть в момент в ремени t=0 в результате предшествующего цикла преобразования, или по сигналу цепи первоначального пуска, триггер 8 окажется приведенным по единичному входу в положение 1 . B этот момент времени интеграторы 1 и 2 разряжены и напряжения на их выходах равны нулю. Начиная с этого момента времени отпирается ключ 5, вследствие чего на вход интегратора 1 через ключ 5 поступит от источника 10 входная величина X — первый сомножитель. При этом на интегратор 1 постоянно действует еще и напряжение разряда противоположное по знаку сигналу X.

В этот же момент времени интегратор

5 2 заряжается напряжением U от источника 11.

По мере заряда интегратора 2 напряжение на его выходе увеличивается и в момент времени t=t достигает значения, равного величине сигнала

Y источника 9 (второй сомножитель) .

Тогда срабатывает схема сравнени я 4 и своим выходным сигналом устанавливает триггер 7 в положение О .

15 Вследствие этого на управляющий вход интегратора подается сигнал, закроется ключ 5 и подготовится к работе логический элемент И 6. С этого момента времени прекращается накопление величины X в интеграторе 1 а интегратор 2 быстро разряжается через ключ до нуля. На входе интегратора 1 продолжает действовать только напряжение разряда Up (для того„ чтобы устройство было работоспособньм, минимальная величина сигнала Х должна быть больше напряжения У().

Через некоторый интервал времени (Т-Т) интегратор 1 также разрядится до нуля. Тогда произойдет срабатывание нуль-органа 3, который своим выходным сигналом откроет ранее подготовленный элемент И ° Выходной сигнал элемента И 6 установит триггер 8 в состояние 1, вследствие чего начинается новый цикл преобразования, адекватный описанному выше. Получаемый на выходе элемента И 6 сигнал (интервал времени Т между началами импульсов), пропорционален про4О изведению входных сигналов — YX.

Этот сигнал, сформированный в формирователе, поступает на выход устройства.

То, что любой временной интервал

45 между началами двух соседних импульсов на выходе логического элемента

И пропорционален произведению XY доказывается следующим образом. Начиная с момента времени t=0 интегра5О тор 2 начинает заряжаться напряжением U . При этом текущее значение напряжения у на выходе интегратора

2 выражается как

1 у = I ) ()o 1 (I)

С

rpe t= t- момент времени, при котором у = Y, — коэффициент пропорциональности.

Я) Из выражения (I) следует, что С

) )о (2)

На вход интегратора 1 в течение промежутка времени от t=0 до t = С по э5 ступает си гн ал н ек оторого н апр яж е686035

10 (5) (6) 1S

Применение предлагаемого устройства в различных измерительных схемах позволит вырабатывать поток импульсов с интервалами времени между их началами, пропорциональными произведению входных величин. Предлагаемое устройство умножения, дающее ния, зависящего от входного сигнала (сОмножителя) Х и от сигнала противоположного знака — напряжения Up.

На выходе интегратора 1 напряжение (1} „(X П )а (3) о

К моменту времени = С интегратор 1 зарядится до напряжения

U, =k, (Х-U>) t ) =k» (Х-ц,) Г, (4)

Начиная с момента времени t= Г до момента t-Т на вход интегратора 1 поступает только напряжение разряда

Up, вследствие чего он разряжается от U = Ц» до U = О, -.е.

U4 У k Updt 0

Решая уравнение (5), получим

U„==k„U„t 1, и =k„- U (г- ).

Решени ем совместн о (4 ) и (6 )

k (х-и,)С=k,U,. (г-с); xr=UРТ; х (7)

Up

Подставим в выражение (7) значение С из выражения (2)

Т= „„„х, Г =k XY

Таким образом, на выходе предлагаемого устройства возникает последовательность импульсов, в который кажцый интервал времени Т между началами соседних импульсов строго пропорционален произведению входных сигналов.

Преобразование произведения в указанную последовательность временных интервалов свободно от методической погрешности, связанной с преобразованием одной иэ умножаемых величин в интервал времени. на выходе непосредственно, без специальных преобразовательных устройств, периодический сигнал, может быть использовано для стыковки с блоками, на вход которых заводится только сигнал такого типа.

Формула и э обретени я

Устройство для умножения, содержащее два интегратора, схему сравнения, нуль-орган, элемент И, триггер, ключ, формиров атель импульсов, источник опорного напряжения, источники входных сигналов, причем вход первого интегратора через ключ соединен с первьм источником входного сигнала, а выход первого интегратора соединен со входом нуль-органа, выход второго интегратора соединен с первым входом схемы сравнения, о т ли чающее с я тем, что, с целью повьхаени я точности, устройство содержит дополнительный источник опорного напряжени я, подключенный ко входу первого интегратора, второй вход схемы сравнения соединен со вторым источником входного сигнала, а выход схемы сравнения соединен с нулевым входом триггера, нулевой выход которого соединен с первьм входом элемента И и с управляющим входом второго интегратоРау единичный выход триггера соединен с управляющим входом ключа, выход нуль-органа подключен ко второму входу элемента

И, выход которого соединен с единичным входом триггера и с входом формирователя импульсов, вход второго интегратора соединен с основным источником опорного напряжения .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3383501, кл. 235-195, опублик, 1968 °

2. Заявка Япония Р 49-21818, кл. 97(8) B 12, 1974, (прототип) .

686035

Закаэ 5461/48

Тираж 780 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР

rro делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Л. Снимщикова

Редактор Н. Каменская р . аме ская Текред Н.БабУРка Корректор В. Бут яга