Четырехквадратное множительноеустройство

 

O ll N C A H M K ()798880

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. с вид-ву (54)М К>.

G 06 G 7/164 (22) Заявлено 06-04.79 (21}2759223/18-24 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23 ) Приоритет по делам иэобретеиий и открытий

Опубликовано 23.0l.8).. Бюллетень №3

Дата опубликования описания 25.0т.8 у (53) УДК 684.

335 (088. 8) Л, Л. Зейгман и Г. Т. Чукавин (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ЧЕТ61РЕХКВАДРАТНОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при перемножении мгновенных значений двух напряжений, выполнении операций возведения в квадрат, извлечения корня, измерения мощности

5 и действующего значения напряжения, в т.ч. в цепях переменного тока.

Известно четырехквадратное время1О импульсное множительное устройство, в котором используется широтная и амплитудная модуляции последовательности импульсных сигналов, пропорциональные амплитуде входных напряжений, с после15 дующим выделением постоянной составляющей. Устройство содержит генератор треугольного напряжения, сравнивающее устройство, импульсный усилитель напряжения, делитель входного напряжения и выходной активный фильтр $3) .

Недостатком данного устройства является узкая полоса частот перемножаемых сигналов (не более 10 Гц).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является множительное устройство, содержащее рабочий и компенсационный мосты на полевых транзисторах в режиме управляемого сопротивления, усилители и источник опорного напряжения.

В одну из диагоналей рабочего моста подается первое перемножаемое напряжение (1у, при этом коэффициент передачи рабочего моста пропорционален: второму напряжению 0>, подоваемому в одно из плеч компенсационного моста.

Напряжение во второй диагонали рабочего

Моста пропорционально к у, которое усиливается усилителем.

Компенсирующий мост включен в цепь обратной связи другого усилителя, а в

его диагональ подается опорное стабилизированное напряжение. Коэффициент передачи компенсирующего моста пропорционален напряжению О„При идентичности рабочего и компенсационного мостов, а это достигается подбором пар полевых

798880 транзисторов, коэффициенты передачи обоих мостов одинаковы. Следовательно, напряжение во второй диагонали рабочего моста пропорционально произведению напряжений Ох и U„ Pg, 5

Недостатком укаэанного четырехквадратного множительного устройства является необходимость подбора пар пол вых транзисторов рабочего и компенсационного мостов, что приводит к нетехнологичности 16 всего устройства. Кроме того, в широком диапазоне входных напряжений и температур неидентичность пары полевых транзисторов не может быть лучше, чем 2%, что,снижает точность устройства. 15

Цель изобретения» . повышение точности работы.

Поставленная цель достигается тем, I что в известное четырехквадратное множительное устройство, содержащее ком- 20 пенсирующий резистивный мост, в первое и второе плечи которого включены управляемые резисторы, а в третье и четвертое плечи — постоянные резисторы, дифференциальный усилитель, подключенный 2$ неинвертирующим входом к первой вершине компенсирующего реэистивного моста, образованной первым и четвертым плечами моста, а инвертирующим входом— ко .второй вершине компенсирующего З0 моста, образованной вторым и третьим плечами моста, блок сравнения, источник опорного напряжения, первый и второй фильтры низкой частоты, введены генератор тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертый ключи и первый, второй и третий инверторы, причем информационный вход первого ключа является входом первого сомножителя устройства, управляющий вход первого клю-,@ ча подключен к выходу генератора тактовых импульсов, информационный вход второго ключа подключен к выходу источ ника опорного напряженья, управляющий .вход второго ключа подключен к выходу первого инвертора, вход которого подклю: ч н к выходу генератора-, тактовых импульсов, выходы первого и второго ключей объединены и подключены к третьей вершине компенсирующего моста, образованной третьим и четвертым плечами мосте, четвертая вершина компенсирующего моста подключена к шине нулевого потенциала, выход дифференциального усилителя подключен к информационным е И входам третьего и четвертого ключей, управляющий вход третьего ключа подключен к генератору тактовых импульсов> управляющий вход четвертого ключе подключен к выходу второго инверторв, вход которого подключен к выходу генератора тактовых иМпульсов, выходы третьего и четвертого ключей подключены ко входам первого и второго фильтров низкой частоты соответственно, выход первого фильтра является выходом устройства, выход второго фильтра подключен к одному входу блока сравнения, другой вход которого является входом второго сомножителя устройства, выход блока сравнения подключен к управляющему входу первого управляемого резистора и через третий инвертор к управляющему входу второго управляемого резистора.

Таким образом, об еспечив ае тс я ар еменное разделение регулирования коэффициента передачи моста и перемножение мгновенных значений напряжений, при этом функции рабочего и компенсирующего мостов выполняет один мост, что сущес твенно снижает составляющие погрешности устройств.

На чертеже приведена функциональная схема четырехкввдратного множительного устройства.

Устройство содержит компенсир -к;щий резистивный мост 1 с управляемыми резисторами 2 и 3 и постоянными резисторами 4 и 5, дифференциальный усилитель 6, ключи 7,8, блок 9 и 1О, генератор 11 таковых импульсов, инверторы 12, 13, 14, блок 15 сравнения (сумматор), источник 16 опорного напряжения, фильтры 17, 18 низких частот, Устройство работает следующим образом.

Одно из перемножаемых напряжений Uy и опорное напряжение источника 16 поочередно подключаются ключами 7 и 8 к третьей вершине компенсирующего моста

Управление ключами осущес твляется тактовыми импульсами генератора 1\.

В полупериод, когда тактовый импульс от генератора 11 открывает ключ 8 (ключ 7 закрывает), опорное напряжение подается нв компенсирующий мост 1. Сигнал раэбаленса компенсирующего моста 1 усиливается дифференциальным усилителем

6 и через открытый ключ 10 и фильтр 18 низких частот поступает на вход блока 15 сравнения. Не второй вход блоке 15 сравнения подается второе перемножаемое напряжение. 0y . Сигнал неравенства входных напряжений поступает с выхода блока 15 сравнения непосредственно нв управляемый резистор 2 и через фазовый инвертор 13

- 798880 6

Это более чем на два порядка меньше, чем в известном устроистве. на управляемый резистор 3, изменяя, тем самым, коэффициент передачи ком пенсирующего моста 1 до тех пор, пока блок l5 сравнения не зафиксирует равенство напряжений. При этом коэффициент передачи компенсирующего моста 3. и дифференциального усилителя 6 пропорционален значению второго перемножаемого напряжения у . В следующий полупериод тактового импульса открывается ключ 7 и ключ .9 и закрываются ключи 8 и 3.0.

Первое перемножаемое напряжение Ч через ключ 7 поступает на компенсирующий мост 1 и усиливается дифференциальным усилителем 6. Так как ключ 3.0 в этот полупериод закрыт, то на фильтре 18 низких частот постоянно существует напряжение, равное напряжению, поступающему на фильтр 18 в конце первого полупериода тактового импульса. Следователь- 2(i но, коэффициент передачи компенсирующего моста 3. и дифференциального усилителя 6 во второй полупериод равен коэффициенту передачи в первый полупериод. Учитывая, что коэффициент передачи для 23 обоих полупериодов одинаков и пропорционален напряжению ч, на выходе дифференциального усилителя 6 получается напряжение пропорциональное произведению перемножаемых 30 напряжений U< и О, которое поступает через к,—;юч 9 на фильтр 3,7 низких частот.

Точность перемножения двух напряжений определяется в основном . чувствительностью блока 3 5 сравнения и практически не зависит от изменения характеристик управляемых сопротивлений 2, 3 компенсирующего моста 3..

В качестве управляемых сопротивле- 4р ний 2 и 3 могут быть применены сборки двух транзисторов.

Инверторы 12 и l4 предназначены для изменения фазы управляющего сигнала (тактовых импульсов) на входе ключей 8, и lO соответственно и могут быть выполнены на логических элементах НЕ.

Введение генератора тактовых импуль-, сов, коммутаторов с ключами и инверторов позволяет обеспечить временно раз деление регулирования коэффициента передачи и самого процесса перемножении, и также исключить один мост, что существенно снижает составляющие погрешности, обусловленные неидентичностью вольтамперных характеристик управляемых сопротивлений.

Погрешность перемножения предлагаемым устройством не превышает 0,01%.

Формула изобретения

Четырехквадратное множительное устройство, содержащее компенсирующий резистивный мост, в первое и второе плечи которого включены управляемые резисторы, а в третье и четвертое плечи— постоянные резисторы, дифференциальный усилитель, подключенный неинвертирующим входом к первой вершине компенсирующего резистивйого моста, образованной первым, и четвертым плечами моста, а инвертирующим входом — ко второй вершине компенсирующего моста, образован» ной вторым и третьим плечами моста, блок сравнения, источник опорного напряжения, первый и второй фильтры низкой частоты,отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы, в множительное; устройство дополнительно введены генератор тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертый ключи, и первый, второй и третий ннверторы, причем информационный вход первого ключа является входом первого сомножителя устройства, управляющий вход первого ключа подключен к выходу генератора тактовых импульсов, информационный вход второго ключа подключен к выходу источника опорного напряжения, управляющий вход второго ключа подключен к выходу первого инвертора, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выходы первого и второго ключей объединены и подключены к третьей вершине компенсирующего моста, образованной третьим и четвертым плечами моста, четвертая вершина компенсирующего моста подключена к шине нулевого потенциала, выход дяфференциального усилитепя подключен к информационным входам третьего и четвертого ключей, управляющий вход третьего ключа подключен к генератору тактовых импульсов, вход четвертого ключа цодключен к выходу инвертора, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выходы третьего и четвертого ключей подключены ко входам перво

Fo и второго фильтров низкои частоты соответственно, выход первого фильтра является выходом устройства, выход второго фильтра подключен к одному входу блока сравнения, другой вход которого является входом второго сомножителя

798880 8

l. „Приборы и техника экспери нта. М., 1978, N. 4, с. 154-156. устройства, выход блока сравнения подключен к управляюшему входу первого управляемого резистора и через третий инвертор к управляюшему входу второго управляемого резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Электронная техника в автоматике.

Сборник статей под ред. Конева Ю. И.

Bbm. 8. M., 1976, с. 253-257 (протогип) .