Четырехквадратное аналоговое множительное устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ4ЭФСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р11 926674 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 020180 (21) 2861330/18-24 (51) М. Кп.з

G G 7/161 с присоединением заявки Ио

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070582, Бюллетень Но 17

РН УДК681. зз5 (088.8) Дата опубликования. описания 07. 05. 82

В.Ф.Барков и В.П.Никлевич

Опытное производственно-техническое предпри ие по созданию, наладке и внедрению средств и истем" автоматизации прокатного и трубного производРтВИ-"Уралчерметавтоматика" (72) Авторы изобретения!

I д

I

=1 г

Э.> (71) Заявитель (54) .ЧЕТЫРЕХКВАДРАТНОЕ АНАЛОГОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в составе. систем автоматического управления.

Известно время-импульсное множительное устройство, содержащее широч но-импульсный модулятор, вход которого подключен к первому входу устройства, а выход — к управляющему входу переключателя, при этом второй вход устройства непосредственно и через инвертор подключен к информационным входам переключателя, выход которого через фильтр соединен с выходом устройства (1).

Это устройство имеет ограниченную точность из-за погрешности, обусловленной непостоянством сопротивления открытого ключа переключателя и наличием тока утечки закрытого ключа переключателя при изменении величины и полярности коммутируемого напряжения.

Наиболее близким,к предлагаемому является четырехквадратное аналоговое множительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, подключенный выходом к управляющим входам дйух ключей, информационный вход одного из которых непосредственно, а другого через инвертор соединены с входом устройства, а выходы соединены между собой, и фильтр, включенный на выходе устройства (2).

Недостатком множительного устройства является большая погрешность умножения, которая растет с уменьшением сомножителя U .

10 Цель изобретения — повышение точности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в четырехквадратное аналоговое множительное устройство, содер-. жащее широтно-импульсный модулятор, первый и второй ключи, управляющие входы которых подключены к выходу широтно-импульсного модулятора, инвертор, вход которого является первым входом устройства, а выход подключен к информационному входу первого ключа, информационный вход второго ключа подключен к входу инвертора, и фильтр, выход которого является выходом устройства, введены первый и

25 второй масштабирующие элементы, третий и четвертый ключи и релейный элемент, выход которого подключен к управляемым входам третьего и четвертого ключей, входы первого масштабиЗ9 рующего элемента, релейного элемен926674 та и информационный вход третьего ключа объединены и являются вторым входом устройства, выходи первого мастабирующего элемента и третьего ключа объединены и подключены к входу широтно-импульсного модулятора, выходы первого и второго ключей объединены и через параллельно соединенные второй масштабирующий элемент и четвертый ключ подключены к входу фильтра.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит широтно-импульсный модулятор 1, первый и второй ключи 2 и 3 на полевых транзисторах, инвертор 4, фильтр 5, первый и второй масштабирующие элементы 6 и 7,релейный элемент 8, третий и четвертый ключи 9 и 10.

Выход широтно-импульсного модулятора 1 подключен к управляющим входам первого и второго ключей 2 и 3, информационный вход ключа 2 непосредственно, а ключа 3 через инвертор 4 соединены с первым входом устройства, выходы ключей 2 и 3 объе" дннены и подключены к входу второго масштабирующего элемента 7 и информационному. входу четвертого ключа 10, управляющие входы третьего и 30 четвертого ключей 9 и 10 соответственно подключены к выходу релейного элемента 8, вход которого соединен с информационным входом ключа 9, входом первого масштабирующего эле- 35 мента 6 и является вторым входом устройства.

Выходы третьего ключа 9 первого масштабирующего элемента 6 соединены с входом широтно-импульсного модулятора 1; выходы четвертого ключа 10 и второго масштабирующего элемента 7 объединены и подключены к входу фильтра 5, выход которого является выходом устройства.

Масштабирующие элементы 6 и 7 могут быть выполнены в виде резистивного делителя.

К быстродействию ключей 9 и 10 не предъявляются высокие требования, поэтому во избежание внесения дополнительных погрешностей за счет нестабильности сопротивления открытых ключей и наличия тока утечки закрытых ключей эти ключи выполнены на электромагнитных реле.

Четырехквадратное делительное устройство работает следующим образом.

Модулятор генерирует импульсы, 60 коэффициент заполнения которых пропорционален величине сомножителя Uy.

Выходной сигнал модулятора управляет коэффициентомпередачи ключей 2,3 на полевых транзисторах, на инфор- 65 мационные входы которых подается сигнал второго сомножителя U

Допустим, что максимальный уровень входных сигналов Ux так и. Uqvnax u выходного сигнала Ug max равен 10 В, уровено срабатывания Urea релейного элемента 8 с зоной нечувствительности равен 1 В.

При /uZ/ Ъ 1 В с выхода релейного элемента 8 с зоной нечувствительности на управляющие входы третьего и четвертого ключей 9 и 10 поступает сигнал, вызывающий замыканиЕ контактов этих ключей. При этом выходное напряжение устройства определяется выражением где Š— постоянный коэффициент, определяющий мастаб умножения;

8 — величина ошибки умножения.

Величина ошибки при Uq = 0 и изменении сигнала Ug от минимального до максимального значений определяет-. ся выражением

<= Ux o+ К (2) где К вЂ” нелинейный коэффициент, зависящий от величины и полярности входного напряжения

К вЂ” постоянный коэффициент.

Коэффициент К принимает нулевое значение, если при Ug = 0 и Uq = 0 на выходе устройства установлен нуль, Относительная погрешность умножения в точке с учетом уравнений (1) и (2) определяется выражением Ux U

SUg = Up- = К (— + 1) (3)

Е ДД ц

Ь

При Щ . 1 В с выхода релейного элемента 8 с зОной нечувствительности на управляющие входы третьего и четвертого ключей 9 и 10 поступает сигнал, вызывающий размыкание контактов этих ключей. При этом выходной сигнал устройства равен

П Кв

П Е + б (1+ (KÇ (4) где К,и К вЂ” коэффициенты передачи соответственно первого и второго масштабирующих элементов 6 и 7 (для сохранения масштаба умножения устройства Кз — — ).

Относительная погрешность в точке будет равна (3 "« ) у

SUÎ и

E

Для того, чтобы величина сигнала на входе модулятора (при размыкании контактов третьего ключа 9) не превышала максимально допустимого значения, необходимо, чтобы величина

926674

Формула изобретения

Ь 4 к Ур -—

Заказ 2983/42

732 Подписное коэффициента передачи К6 первого масштабирующего элемента 6 не превышала значения.

У ъ ох

U pen 5

При принятых значениях Upas = 1 В и Пч ьк= 10 В можно принять Kg равным 10, а К> соответственно равным 0 1.

При этом относительная погрешность!О в точке определяется выражением o()

SUî = — = K (- — + 1)(б)

Сравнивая выражение (3) и (6), можно заключить, что погрешность ум.ножения в точке пци значениях входного сигнала У (1 В уменьшается на порядок по сравнению с прототипом. 20

Таким образом, наличие двух масштабирующих элементов, двух ключей, релейного элемента с зоной нечувствительности и новых связей между элементами позволяет повысить точность устройства за счет уменьшения проходной ошибки.

Четырехквадратное аналоговое мно- жительное устройство, содержащее широтно-импульсный модулятор, первый и второй ключи, управляющие входы которых подключены к выходу широтноимпульсного модулятора, ннвертор, вход которого является первым входом устройства, а выход подключен к информационному входу первого ключа, информационный вход второго ключа, подключен к входу инвертора, и фильтр, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены первый и второй масштабирующие элементы, третий и.четвертый ключи и релейный элемент, выход которого подключен к управляемым входам третьего и четвертого ключей, входы первого масштабирующего элемента, релейного элемента и информационный вход. третьего ключа объединены и являются вторым входом устройства, выходы первого масштабирующего элемента и третьего ключа объединены и подключены к входу широтно-импульсного модулятора, выходы первого и второго ключей объединены и через параллельно соединенные второй масштабирующий элемент и четвертый ключ подключены к входу фильтра.

Источники информации ,принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

524192, кл. G 06 G 7/161, 1974.

2. Электроника, 1978, т. 51, Р 3, с. 58 — 59 (прототип).

ППП "Патент" ород, ул. Проектная, 4