Четырехквадрантное делительное устройство
Союз Советских
Социалистических
Республик
< 1903901
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63 ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.05 80(21) 2930537/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 07 02.82. Бюллетень № 5
Дата опубликования описания 10.02.82 (5! )М. Кд.
G 06 G 7/161 Ъвударстканый камитет
СССР
lo лолам хзабретевий н открытий (53) УДК681.335 (088.8) (72) Автор (54) ЧЕТЫРЕХКВАБРАНТНОЕ ДЕЛИТЕЛЬНОЕ
УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для деления мгновенных значений сигналов.
Известны четырехквадрантные делительные устройства, выполненные Ilo замкнутой компенсационной схеме и содержащие делитель, блок перемножения и блок сравнения (1) .
Однако малое быстродействие и большое энергопотребление электромагнитных
10 реле в таких устройствах ограничивают область их применения.
Наиболее близким к изобретению явI ляется четырехквадрантное делительное
15 устройство, содержащее операционный усилитель, вход которого соединен с выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом блока перемножения, первый вход которого соединен
20 с выходом операционного усилителя, дополнительный блок перемножения и блок возведения в квадрат, вход которого является первым входом устройства, а выход соединен со вторым входом блока перемножения, причем входы дополнительного блока перемножения соединены с входами устройства, а выход — со вторым входом блока сравнения 1 2) .
При условии достаточно малых погрешностей отдельных блоков общая погрешность устройства равна сумме погрешностей квадратора, блока сравнения и двух блоков перемножения. Практически, погрешностью блока сравнения в большинстве случаев можно пренебречь, а погрешность квадратора имеет примерно такую же величину, как и погрешность блоков перемножения. Таким образом, общая погрешность устройства по крайней м ере втрое превос ходит погреш нос ть блоков перемножения. Кроме того, данное четырехквадрантное дел.;тельное устройство является сравнительно сложным и по количеству элементов примерно втрое сложнее, чем входящие в его состав блоки перемножения.
Можно показать, при правильном выборе знаков и величины коэффициентов суммирований на выходном усилителе, выполняется оавенство У=Х, . (2) откуда «с . = Х/У, во всех четырех квадрантах.
Соотношения (1) выполняются при условии JKY! !Ч1 (3), поэтому обычно выбирают К 10, что допустимо, так как обычно при !Я 0,1 делители такого типа не применяют из-за большого влияния аппаратурной погрешности блока умножения.
При использовании в устройстве множительных блоков с большим динамическим диапазоном, например логирифмического типа,. выполнение условия JKV J > /ф (при К 10) может привести к сужению динамического диапазона деления. В этом случае введение. дополнительного усилителя-ограничителя (фиг. 2) позволяет
I увеличить величину К при малых значениях и тем самым, расширить динамический диапазон устройства.
Как обычно, для повышения быстродействия выходной усилитель может иметь встроенный ограничитель.
Предлагаемое устройство по сравнению с известным упрощено, так как не содержит в своем составе квадратора и одного из двух множительных устройств, Введение в его состав дополнительных блоков выделения модуля суммы и модуля разности, а также усилителя-ограничителя не приводит к большому усложнению, так как объем оборудования этих блоков в несколько раз меньше, чем у квадратора или блока умножения.
Операции выделения модуля суммы и модуля разности могут быть выполнены достаточно точно, например с использованием прецизионных ограничителей на операционных усилителях с нелинейными цепями обратной связи, поэтому вносимой ими погрешностью можно пренебречь. В этом случае, погрешность устройства определяется погрешностью блока умножения, помноженной на крутизну функции (3), что примерно втрое меньше, чем соответствуюшая погрешность известного устройства при использовании в нем квадратора и множительного блока того же типа.
Таким образом, технико-экономический эффект предлагаемого устройства заключается примерно в трехкратном
3 90390 1 4
Пель изобретения — упрощение устройства, повышение его точности, à T&K» же расширение диапазона входных сигналов.
Поставленная цель достигается тем, что четырехквадрантное делительное устройство, содержащее блок умножения, первый вход которого является первым входом устройства, блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу 16 блока умножения, и выходной усилитель, выход которого является выходом устройI ства, дополнительно содержит блок выделения модуля суммы и блок выделения модуля разности, первые входы которых объеди- 15 иены и подключены к первому входу блока умножения, вторые входы объединены и подключены к выходу блока сравнения, а выходы соответственно подключены к первому и второму входам выход- 20 ного усилителя, выход которого подключен ко второму входу блока умножения, второй вход блока сравнения является вторым входом устройства.
Кроме того, первые входы блока выде- 25 ления модуля суммы и блока выделения модуля разности соединены с первым входом блока умножения через дополнительно введенный усилитель-ограничитель, вход которого подключен к первому вхо- 30 ду устройства. 1
На фиг. 1 приведена функциональная схема четырехквадрантного делительного устройства; на фиг. 2 — функциональная схема варианта устройства с расширенным динамическим диапазоном деления.
Устройство содержит блок 1 умно-жения, блок 2 сравнения; выходной усилитель 3, блок 4 выделения модуля суммы, блок 5 выделения модуля разности и усилитель-ограничитель 5.
Четырехквадрантное делительное устройство работает следующим образом.
Иэ сигнала блока 1 умножения, соответствующего произведению частного 45 на делитель, в блоке 2 сравнения вычитается сигнал делимого, поступающий на второй вход устройства. После усиления разностный сигнал К с выхода блока 2 сравнения поступает на входы блока 4 выделения модуля суммы и блока 5 выделения модуля разности, выходные сигналы которых поступают на входы выходного усилителя 3 и алгебраически суммируются. В зависимос,ти от знака 2 сигнала, поступающего на вход устройств», выполняется одно из равенств
1,=+7 либо 7 =-Ч () ) 903901
Фиа. 1
Фиг.Z
ВНИИПИ Заказ 125/32 Тираж 731 Подписное
Фнлиил ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ювышении точности и одновременном упрощении. ф зрмула изобретения
1. Четырехквадрантное делительное устройство, содержащее блок умножения, первый вход которого является первым входом устройства, блок сравнения, первый вход которого подключен к выходу блока умножения, и выходной усилитель, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его точности, оно содержит блок выделения модуля суммы и блок выделения модуля разности, первые входы которых объединены и подключены к первому входу блока умножения, вторые входы объединены и подключены к выходу блока сравнения, а выходы соответст1 венно подключены к первому и второму входам выходного усилителя, выход которого подключен ко второму входу блока умножения, второй вход блока сравнения является вторым входом устройства.
2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с. целью расширения динамического диапазона входных сигналов, первые входы блока выделения мо10 дуля суммы и блока. выделения модуля разности соединены с первым входом блока умножения через дополнительно введенный усилитель-ограничитель.
15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Томович P. и Капплюс У. Быстродействующие аналоговые вычислительные машины, "Мир, 1964, с. 163.
2о 2. Авторское свидетельство СССР
¹ 579626, кл. G 06G 7/161, 1976 (прототип) .
