Устройство для умножения аналоговых сигналов

 

О ПИСА-НЙ Е

ИЗОЬРЕТЕ Н ИЯ

Союз Советски к

Социалистических

Республик

< >732900

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 14.11.77 (21) 2543551/18 24 с нрнсоедннением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.05.80. Бюллетень № 17

Дата опубликования. описания 07.05.80 (51) М. Кл.

G 06G 7/16

Рзщ9Ррствениый комитет

СССР до делам изобретений и открытий (5З) УДК 681. .335. 5(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Ш, Кушнер и О. Ф. Зайцев (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к аналоговым вычислительным устройствам, в которых вычислительные операции выполняются путем изменения электрических и магнитных величин, в частности к устройствам для умножения аналоговых величин, основанным на промежуточном преобразовании перемножаемых сигналов в магнитный поток.

Известно четырехквадратное множительное устройство, содержащее неподвижные П-образные, магнитопроводы с обмотками возбуждения и измерения и подвижный магнитопровод, выполненный в виде

15 прямоугольной пластины, расположенной внутри неподвижных магнитопроводов f1).

Известно также устройство для умножения напряжений, построенное на датчиках Холла, автокомпенсаторе напряжения, преобразователе ток-напряжение, дифференциальном усилителе и источнике эталонного тока, в котором один из перемножаемых сигналов (токов) преобразуется в пропорциональную ему индукцию магнитного поля $2) .

Недостатком таких устройств является сложность конструкция (подвижный магнитопровод в первом случае, использование автокомпенсатора напряжения и источника эталонного тока — во втором).

Кроме того, эти устройства не могут обеспечить высокую точность выполнения операции умножения.

Наиболее близким техническим реше-. нием к изобретению является устройство, в котором для определения произведения испольэуется соотношение

4„ч =(х+ч) -(х -ч) . (1)

Причем этот вычислительный метод реализуется на основе суперпозиции магнитных потоков, пропорциональных пере- . множаемым сигналам f3). Устройство содержит аналоговый двухвходовой сумматор, источник эталонного тока и два дифференциальных преобразователя ток-частота, каждый из которых снабжен фильтром резцостной частоты и индуктивными элементами, внут3 7 ри которых расположены квантовые частотные датчики, подключенные выходами к фильтрам. Выходы обоих фильтров соединены со входами сумматора. Один из индуктивных элементов каждого дифференциального преобразователя образован двумя рабочими обмотками с параллельно расположенными магнитными осями и ортогональной им опорной обмоткой, а второй индуктивный элемент каждого дифференциального преобразователя состоит из одной опорной обмотки. Все опорные обмотки устройства подключены к источнику эталонного тока, а рабочие обмотки попарно подключены ко входам устройства.

Рабочие обмотки подключены ко входам устройства таким образом, что в зоне расположения рабочего датчика одного из дифференциальных преобразователей создается магнитный поток, пропорциональный суммевходных величин, а в зоне расположения рабочего датчика второго дифферен, циального преобразователя — их разности.

Выходы преобразователей 1 и 2 соединены со входами аналогового выходного сумматора 13. Катушки 3, 5, 7 и 9 подключены к первому входу 14 устройства, а катушки 4, 6, 8 и 10— к второму входу — 15. При этом катушки, принадлежащие индуктивным элементам одного преобразователя, подключены

° к соответствующим входам встречно друг другу (катушки 3 и 5, 4 и 6 и т.д.).

Встречно включенные катушки формируют равные по величине, но противоположно ориентированные магнитные потоки, пропорциональные той же из перемножаемых величин, которая подана на соответствующий вход.

Если считать, что катушки, помеченные символом g, формируют "отрицатель ные" магнитные потоки, то при подаче на входы 14 и 15 устройства аналоговых сигналов 3 и 3 возникает следующая ситуация.

Катушки 3 и 4 создают в зоне расположения датчика 1 1 результирующий магнитный поток 4 =К (- 1 + 5g) катушки 5 и 6 — поток q2 = -К (1 +

+ - 2 ), а катушки 9, 10 — поток сР

На выходе фильтра 12 преобразователя 1 появляется сигнал

=с(З1 + 2 ) (2) а на выходе аналогичного фйльтра преобразователя 2 — сигнал

=Ф(1, -3 ), (3) где к ы с — константы.

32900 4

1О

30 э

so

Сигналы J, и Ч поступают на входы сумматора 13, — выходной сигнал которого пропорционален произведению (-11 - р ) входных сигналов.

Предлагаемое устройство полностью реализует преимущества суммарно-разностного метода умножения аналоговых сигналов, так как равенства (2) и (3) являются строгими, а не приближенными.

Оно может быть использовано для перемножения как токов, так и напряжений постоянного тока.

Однако такое устройство из-за наличия методических погрешностей не полностью реализует потенциальную точность метода. определяемого функцией (1).

Целью изобретения является повышение точности работы и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для умножения аналоговых сигналов, содержащем два дифференциальных частотных преобразователя, входы которых соединены с соответствующими входами устройства, а выходы связаны с входами- выходного сумматора, каждый из дифференциальных частотных преобразователей выполнен в виде фильтра разностной частоты, первый и второй входы которого соединены с выходом соответствующего квантового частотного квадратичного датчика, расположенного внутри соответствующего индуктивного элемента. Каждый индуктивный элемент выполнен в виде двух катушек, магнитные оси которых соосны. Выводы первой и второй катушек каждого индуктивного элемента включены между шиной нулевого потенциала и соответственно между первым и вторым входами дифференциального частотного преобразователя. Одноименные катушки индуктивных элементов в каждом дифференциальном частотном преобразователе подключены к соответствующим входам устройства встречно.

Работа устройства основана на извест ном свойстве квантового частотного квадратичного датчика изменять частоту генерации при изменении на 180 направо ления магнитного поля на величину строго пропорциональную квадрату напряжен-. ности этого поля, На чертеже приведена структурная схема устройства.

В состав устройства входят дифференциальные частотные преобразователи (ток-частота) 1 и 2, каждый иэ кото-.

5 7 рых содержит по два индуктивных эле» мента, образованные катушками 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, с расположенными внутри них квантовыми частотными квадратичными (самогенерируюшими) датчиками 11 и по одному фильтру разностной частоты 12.

Эта особенность устройства позволяет использовать его без существенных изменений для измерения мощности в цепях постоянного тока.

Формула изобретения

Устройство для умножения аналоговых сигналов, содержащее два дифференциальных частотных преобразователя, входы которых соединены с соответствующими входами устройства, а выходы свя- заны с входами выходного сумматора, каждый из дифференциальных частотных преобразователей выполнен в виде филь ра разностной частоты, первый и второй входы которого соединены с выходом соответствующего квантового частотного квадратичного датчика, расположенного внутри соответствующего индуктивного

Iz 2

32900 6 элемента, отличающееся ,тем, что, с целью повышения точности работы и упрощения устройства, в нем каждый из индуктивных элементов выполнен в виде двух катушек, магнитные оси которых, соосны, выводы первой и второй катушек каждого индуктивного элемента включены между ши ой нулевого потенциала и соответственно между пер10 вым и вторым входом дифференциального частотного преобразователя, причем одноименные катушки индуктивных элементов в каждом дифференциальном частотном преобразователе подключены к соответствующим входам устройства встречно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 1. Авторское свидетельство СССР

Мя 452835, кл. G 06 G 7/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Мю 471589, кл. G 06 G 7/16, 1973.

3. Кудрявцев В. В, и др. Прецизион 5 ные частотные преобразователи автоматизированных систем контроля и управления. М., "Энергия", 1974, с.125".-

126 (прототип).

ЦНИИПИ Закаэ 1739/39 Тираж 751 Подписное

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