Множительно-делительное устройство

Множительно-делительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (ll) 610128

) (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 0202.76(21) 2318882/24 с присоединением заявки Ph— (23) Приоритет (43) Опубликовано 050678.Бюллетень A%21 (45) Дата опубликования описания 110578 (5!) М. Кл.

06 Ст 7/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681.335.513 (088.8) (72),Автор изобретения

Ю.И.Пучков

Pl) Заявитель смоленский филиал московского ордена ленина энергетического института (54) MHOEHTEJlbHO-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ. УСТРОИСТВО

) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может- найти применение в информационно-измерительныхх преобразователях.

Известны множительно-делительные 1 устройства °

Одно из известных устройств содержит генератор тактовых импульсов, два генератора экспоненциальных напряжений, схему сравнения и знакоменяющий комму- 10 татор $1$ .

Недостатком этого устройства является ограниченное число сомножителей и невозможность изменения показателя степени у сомножителей. IS

Другое известное устройство предназначено для перемножения и деления. переменных, представленных мгновенными значениями напряжений постоянного тока 12) . При перемножении переменных одна из переменных преобразуется в длительность временного интервала,воздействующую на ключевую схему, а вторая переменная-в частоту следования импульсов. Выходная переменная образу- 5 ется в форме показаний счетчика.

Недостатком этого устройства является ограниченное быстродействие при перемножении или делении большого чиЧла переменных.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является множительно-делительное устройство, содержащее генератор экспоненциального напряжения, выход которого соединен с первым входом выходного блока сравнения и первыми входами входных блоков сравнения делимого и делителя, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих источников входных сигналов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управпяющим входом генератора экспоненциального напряжения, с третьими входами всех входных блоков сравнения и со вторым входом выходного блока сравнения, источники положительного и отрицательного постоянного напряжения, соединенные соответственно с четвертыми входами входных блоков сравнения делимого и делителя, причем третий вход выходного блока сравнения подключен к источнику отрицательного постоянного напряжения, выходы входных и выходного блоков сравнения подключены к соответствующим входам рВзистивно-емкостного блока сравнения,выход которого соединен со входом усили" теля рассогласования )3J .

Недостатком такого устройства является его малое быстродействие,опреде610128 ляемое инерционностью резистивной схемы сравнения и усилителя рассогласования.

Целью изобретения является повышение быстродействия множительно-дели5 тельного устройства при сохранении высокой точности вычислений.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенное множительно-делительное устройство введены преобразова-, тели длительности импульсов в напряжение делимого и делителя, первые входы которых соединены с выходом соответствующего входного блока сравнения, вторые входы-с выходом генератора тактовых импульсов, а третьи входы - col5 ответственно с источниками положительного и отрицательного постоянных напряжений, первый сумматор, входы которого соединены.с выходами всех преобразователей длительности импульса в напряжение, преобразователь напряжения в длительность импульса, первый вход которого подключен к выходу первого сумматора, а второй вход — к выходу генератора тактовых импульсов, запоми-25 нающий блок, вход которого через введенный ключ соединен с выходом генератора экспоненциального напряжения,причем управляющий вход ключа связан с выходом преобразователя напряжения в длительность импульса, второй сумматор, один вход которого соединен с выходом запоминающего блока, а другой вход — с выходом усилителя рассогласования. Выход второго сумматора, являю-35 щийся выходом-устройства, соединен с четвертым входом выходного блока сравнения.

На чертеже представлена принципиальная схема множительно-делительного 40 устройства.

Устройство содержит генератор экспоненциального напряжения 1, выход которого соединен с первым входом выходного блока сравнения 2 и первыми вхо- 45 дами входных блоков сравнения делимого 3 и делителя 4, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих источников входных сигналов 5. Выход генератора тактовых импульсов 6, соединен с управляющим входом генератора 1, с третьими входами всех блоков сравнения 3,4 и со вторым входом блока сравнения 2. Источники положительного 7 и отрицательного 8 постоя,)5 ных напряжений соединены соответственно с четвертыми входами блоков сравнения 3 и 4. Третий вход блока сравнения

2 подключен к источнику 8. Выходы блоков сравнения 3, 4 и 2 подключены к соответствующим входам резистивно-емкостного блока сравнения 9, выход которого соединен со входом усилителя рассогласования 10. Первые входы преобразователей длительности импульса в напряжение делимого 11 и делителя 12 65 соединены с выходом соответствующего блока сравнения 3, 4 вторые входы — с выходом генератора 6, а третьи входыс источниками 7 и 8. Входы первого сумматора 13 соединены с выходами всех преобразователей длительности импульса в напряжение 11, 12. Первый вход преобразователя напряжения в длительность импульса 14 подключен к выходу первого сумматора 13, а второй вход к выходу генератора 6. Вход запоминающего блока 15 через ключ 16 соединен с, выходом генератора 1, причем управляющий вход ключа 16 связан с выходом преобразователя 14. Один вход второго сумматора 17 соединен с выходом запоминающего блока 15, а другой вход — с выходом усилителя рассогласования 10.

Выход сумматора 17, являющийся выходом устройства, соединен с четвертым входом блока сравнения 2.

Устройство работает следующим образом.

Устройство предназначено для реализации зависимости

1 вьа=" .Н (u)

j где П вЂ” знак произведения;

U> VJ — - входные напряжения, выполняющие роль сомножителей делителя и де» лимого„

Ьу,Cj — степени сомножителей;

К вЂ” коэффициент преобразования.

Положим, что имеются только два входных напряжения U© и 0к, следовательно, выходное напряжение устройства в этом случае должно иметь вид

О, 11вых = 4"—

О, Выходное напряжение генератора 1

4 (г g** oo< где П вЂ” начальное напряжение экспоненты; постоянная времени, подается на первые входы блоков сравнения 3, 4 и 2.

На вторые входы этих блоков подаются сравниваемые напряжения - выходное и на1 ряжение сомножителей от соответствующих источников входных сигналов

5. Выходной сигнал всех блоков сравнения 2, 3, 4 представляет собой прямоугольный импульс, амплитуда которого определяется величиной напряжения ис точников 7 и 8,а длительность - вели

610128 чиной сравниваемого напряжения соответственно. о "о о а = " а= " + ы =к(" (4)

Và " Ци " Цаь„

+u

Vise=Êù ВоЕ, (10) Эти импульсы поступают на входы блока сравнения 9, выходное напряжение a1l которого усиливается усилителем рассогласования 10 и поступает )О на вход сумматора 17.

При большом коэффициенте усиления усилителя рассогласования 10 можно считать bU 07 и для средних токов получаем l5

ИЫХ

Et 5t И

7 где где Т вЂ” период частоты генератора 6. 20

С учетом выражения (4) из выражения (5) после преобразования получим

Р Ка Ка К!41

Кп Ки !4

Е цЬ (ВЫХ К с >

Пи

Напряжение Ц, поступает на вход сумматора 17, и его выходное напряжение будет где

:КВ устройстве импульсы с выходов блоков сравнения 3,4 поступают не . только на входы блока сравнения 9, но

-, и на входы преобразователей 11 и 12, которые как и блоки сравнения 3, 4 эапитаны от источников 7 и 8. На выходах преобразователей 11, 12 образуются напряжения, пропорциональные длительностям выходных импульсов, 40

U,**К МИ 7а К И 7 ()

Vî 1 (о

45 где К и Кп — коэффициенты передачи преобразователей 11, 12.

Полярность этих напряжений завиоит от того, является ли соответствующий сомножитель делимым или делителем.Напряжения, определенные выражениями(7),® поступают на входы сумматора 13. его выходное напряжение

+К,(7 (@

Е K 55 эти выражения совпадают, причем поскольку преобразование осуществляется на беэынерционйых элементах, выходное напряжение 1 появляется эа время, меньшее, чем, Т. Такую настройку схе- мы, когда выйолняются условия (14), назовем начальной. При начальной настройке схемы, очевидно, что ЬЮ О.

Следовательно, выполнив условия (14), можно получить выходное напряжение устройства, даже исключив из его состава инерционные элементы, а именно, блок сравнения 9 и усилитель рассог" ласования 10, А так как дополнительные элементы схемы безынерционны,это приводит практически к мгновенной (за время меньшее, чем ЗТ) отработке скачка напряжения любого из сомножителей или группы сомножителей.

Однако точное выполнение условий (14) вызывает ряд трудностей, особенК (Пе, (9) где Ка и К вЂ” коэффициенты передаае ие чи по соответствующим входам сумматора 13, преобразуется с помощью преобразователя 14 с коэффициентом передачи К 4.60

В момент окончания импульса 10 на короткое время замыкается ключ 16, и 65 сигнал с генератора 1 поступает на вход запоминающего блока 15, на выходе которого образуется напряжение, пропорциональное значению Q> в момент tц где 1(К,6 соответственно выходное напряжение и коэффициент передачи запоминающего блока 15.

Подставив в формулу (10) значение из формулы (9), с учетом формул (7) и (8) получим после преобразования

)Ь

V 5 К16 ы. Д <у 1 7 (11) к о где К > — коэффициент передачи сумматора 17.

С учетом формулы (ll) из формулы (12) получим

9 а

U»„=ê„к,к- — - —, (е)

"п о

Сравнивая формулы (13)и (6), видим что при условиях р-" 4ñ, К<7 ??(?? =((4

610128 но при изменении окружающих условий, например температуры. В этом случае

1 напряжение lI b q оказывается не точно равно U> <. Это приводит к появлению

А U > отличного от нуля, которое усили- вается усилителем рассогласования 10, и его выходное напряжение, поступая на вход сумматора 17, добавляется к

1 напряжению 0В,, так, чтобы оно снова приблизилось к. U g bl g т . е. чтобы AU> Q»

Из рассмотрения работы устройства

)О при двух входных сигналах нетрудно видеть, что устройство аналогично. работает.и при большем числе входных сигналов, входящих в формулу (1)

Предлагаемое устройство, имея боль- 6 шее быстродействие, .позволяет значительно расширить область применения множительно-делительных устройств, построенных на логарифмиЧеском принципе.

Формула изобретения

Множительно-делительное устройство, содержащее генератор экспоненциально- 26 го напряжения, выход которого соединен с первым входом выходного блока сравнения и первыми входами входных блоков сравнения делимого и делителя, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих источников входных сигналов, генератор тактовых.импульсов, выход которого соединен с управЛяющим входом генератора экспоненциального напряжения, с третьими sxoдами всех входных блОков. сравнения и со вторым вхо31ом выходного блока сравнения, источники положительного и отрицательного постоянных напряжений,, соединенные соответственно с четверты-„, ми входами входных блоков сравнения делимого и входных блоков сравнения делителя, причем третий вход выходного блока сравнения подключен к источнику отрицательного постоянного напряжения, выходы входных и выходного блоков сравнения подключены к соответствующим входам резистивно-емкостного блока сравнения, выход которого соединен со входом усилителя рассогласования, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия .устройства, в него введены преобразователи длительности импульса в напряжение делимого и делителя, первые входы которых соединены с выходом соответствующего входного блока сравнения, вторые входы - с выходом генератора тактовых импульсов, а третьи входы - co»» ответственно с источниками положительного и.отрицательного постоянных напряжений, первый сумматор, входы которого соединены с выходами всех преобразователей :длительности иМпульсов в напряжение, преобразрватель .напряжения в длительность импульса., первый вход которого подключен. к .выходу первого сумматора, а второй вход — к выходу генератора тактовых импульсов, запоминающий блок, вход которого через введенный ключ соединен с выходом гененератора экспоненциального напряжения, причем управляющий вход ключа связан с выходом преобразователя напряжения в длительность импульса, .второй сумматор, один вход которого соединен с выходом запоминающего блока, а другой вход — с выходом усилителя рассогласования1 причем вход второго сумматора, являющийся выходом устройства,соединен с четвертым входом выходного блока сравнения.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Р 392507,кл. Q 06 7/16, 1971.

2. Патент ClllA 9 3586838,кл.235150.5, 1971.

3. Лихтиийдер М.Я. Экспоненциальные моделирующие устройства в информационно-измерительных системах. Энергия, 1971, с. 52, рис. 3-16.

610128

Составитель Ю.Козлов

Техред Э. Чужик Корректор Н . Яцемирская

Редактор Л.утехина

Заказ 3013/39 Тираж 82б Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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