Множительное устройство

Множительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 926673 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09. 07. 80 (21) 2954047/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5l)M. Кл.

G 06 G 7/16

3ееударстванный кемнтет ва делам нэвбретеннй н втхрытнй

- Опубликовано 07. 05 . 82, Ь»оллетень № 17

Дата опубликования описания 07.05.82 (53) У.П,К 681. 335 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Д. Е . Полон ников, А.A.Äàíèëîâ и P . P . Áàáà4»í !

Ордена Ленина институт проблем управле »ия

» (71) Заявитель (54) МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть применено в составе серийно выпускаемых аналоговых и гибридных машин, третьего поколения, в моделирующих комплексах, в измерительных приборах и устройствах, в автоматизированных системах управления, в радиовещании и звукозаписи.

Известны множительные устройства с переменной крутизной типа 525ПС2, которые производят аналоговое умножение двух сигналов (1 .

К недостаткам этих устройств следует отнести их сравнительно высокую погрешность умножения. ,Погрешность умножения (в смысле нелинейности ) выражается в том, что если .на входы множительного устрой" ства с переменной крутизной подать напряжения U и U и произвести умножение с масштабным коэффициентом

И, то выходное напряжение U щ бу2 дет иметь вид (без учета фазовых, частотных и температурных погрешностей) г 4ых i1(U»Un + KqU» + K»Ug + Ц)»+ г е г

+ К»»цг + КЛ )г. + Ks% "» + "gU»Ue+

+ КвЪ 1»)

Э,,(1) где К, ...,, Квс 1 - коэффициенты, определяющие величину погрешности.

Наиболее близким к предлагаемому является множительное устройство на основе умножителя АД532 с перекрестнОЙ связью ВхОдОвр KQTopo» сО держит блок умножения с переменной крутизной, выход которого является выходом устройства. Такой метод компенсации погрешностей позволяет свести к нулю коэффициенты К> и К в формуле (1) Cr5 .

Недостатком этого множительного устройства является то, что полная компенсация квадратичной составляющей погрешности умножения не достиг3 92 нута (К и Кб не равны нулю), а кубическая составляющая погрешности вообще не скомпенсирована. Суммарная погрешность может достигать при этом 14 при входных сигналах, изменякщихся в диапазоне +. 10 В и масштабном коэффициенте, равном О, 1.

Цель изобретения - уменьшение квадратичной и кубической составляющих погрешности умножения, а следовательно, повышение точности выполнения этой операции.

Поставленная цель достигается тем, что в известное множительное устройство, содержащее блок умножения с переменной крутизной, выход которого является выходом устройства, два квадратичных. преобразователя, два кубических преобразователя и два сумматора, первые входы сумматоров и входы первого квадратичного и первого кубического преобразователей объединены и являются первым входом устройства, выход первого квадратичного преобразователя подключен ко второму входу первого сумматора, выход первого кубического преобразователя подключен к третьему входу первого сумматора, выход второго квадратичного преобразователя подключен к второму входу второго сумматора, выход второго кубического преобразователя подключен к третьему входу второго сумматора, четвертые входы первого и второго сумматоров и входы второго квадратичного и второго кубического преобразователей объединены и являются вторым входом устройства, выходы первого и второго сумматоров соответ° ственно подключены к первому и вто рому входам блока умножения с пере,менной крутизной.

Выполнение множительного устройства на основе блока умножения с переменной крутизной в совокупности с цепями компенсации погрешностей, выполненными на четырех преоб-. разователях и двух сумматорах, производящих сложение компенсирующих сигналов с входными сигналами (c соответствующими коэффициентами или

"весами"), позволяет значительно уменьшить погрешность умножения и тем самым повысить его точность.

Предлагаемая схема компенсации позволяет снизить погрешность умноженир.

6673 го

Сигналы, поступающие на входы основного умножителя, имеют вид

= a lJ,+ a,,J„+a2tJ2 a>1JI, (2) I

Ца. = a„lJ

Выполнив умножение (масштабный (о коэффициент для удобства примем равным 1), приведя подобные члены и отбросив члены, содержащие коэффициенты четвертого порядка малости, получим соотношение

I5

1 < 2

U}J,. = Ц(ц2= ара4Ц1Ц2+ ао:ьц1+

Е г. з

+ а а ц + а„а Ц(Ц + ара Ц Ц(+

Ь з

+ азa4 Jqц2 + аоa U2U((4)

Произведем замену коэффициентов, тогда г.. 2.

Ug,„= Ь Ц Ц2 + 1з Ц„+ Ь Цв + Ь U

i где h(= аоа, Ь2 = аоаь h = a2au, a(au h< аоа h6 зо b„= а,a,.

Из сравнения выражений (1) и () видно, что в последнем присутствуют все компоненты выражения (1) (при

M = 1), кроме К1И(H К Ц2, З5 обычно сводят к нулю путем внешней подстройки либо лазерной подгонкой резисторов на кристалле интегрального умножителя в процессе производства 523.

Умножив коэффициенты h,..., hp на -1 и сложив (1) с ®, получим

2Щь,„= (1 + Ь.1 }U,U2 + К(Ц.(+

+ К 1 + (Kp — } )И(. - (Ku — Ьз)Ц2+

4. (К вЂ” bu)U(U2 + (Ks — b+)lJ

2 2

+ (Kз b ) Ц Цв+(К Ь ) 02 IJ) . (6)

Н з анализа выражения (6) следует, что при равенстве К и К нулю (т.е.

ЗО предварительно сбалансированном основном умножителе), Ь(= 1, Кз = Ьа

1 3 К5 4» К5 h5> Kð 1 6

К 8 = bg, т. е . при соот ветст вующем выборе весовых коэффициентов ao,..., а, выражение (6) приобретает форму точного умножения Щ д» = UIU2.

Таким образом, в данном устройст. в введение во входные сигналы основ926673

20

30

Формула изобретения

35 0

5 ного блока. умно>нения с переменной крутизной специальным образом обработанных входных сигналов позволяет практически полностью скомпенсировать квадратичную и кубическую составляющие погрешности в выходном сигнале множительного устройства.

На чертеже приведена блок-схема множительного устройства.

Множительное устройство содержит блок 1 умножения с переменной кру, тизной, два квадратичных npeoGpaзователя 2 и 3, два кубических преобразователя 4 и 5, два сумматора 6 и 7, имеет два входа 8. и 9, выход 1О. 15

Первый из перемножаемых сигналов поступает на вход 8 и далее на первые входы сумматоров 6 и 7, а также на входы первого квадратичного 2 и первого кубического 4 преобразователей, которые производят операцию возведения в квадрат и в куб соответственно. С выходов первого квадратичного 2 и первого кубического 4 преобразователей сигналы поступают на второй и третий входы первого сумматора 6 соответственно.

Второй входной сигнал поступает на вход 9 и далее на четвертые входы сумматоров 6 и 7 соответственно, а также на входы второго квадратичного преобразователя 3 и второго кубического преобразователя 5; выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам второго сумматора 7.

Сумматоры 6 и 7 производят сложение поступающих на них сигналов с весовыми коэффициентами à0,..., àу» согласно выражениям (2) и (3) на их

> выходах получаются сигналы Ц и U, которые затем поступают на входы . блока 1 умножения.

Блок 1 умножения производит перемножение сформированных сигналов и вносит. при этом собственные погрешности согласно выражению (1) . 8 приведенном выше анализе выражения (6 ) показано, что с помощью соответствующего выбора весовых коэффициентов сумматоров (дд,..., а ) и их знаков можно скомпенсировать квадратичные и кубические составляющие погрешности, возникающие в блоке умножения с переменной крутизной, причем компен55 сация (сло>нение) происходит в самом блоке умно>нения за счет специальным образом сформированных (при помощи преобраэоиателей1 входных сигналов.

Предлагаемое множительное устройство позволяет за счет уменьшения квадратичной и кубической составляющих погрешности значительно снизить суммарную погрешность умножения.

Экспериментально доказано, что суммарную погрешность (в смысле нелинейности) удается снизить на 1-2 порядка по сравнению с прототипом и тем самым значительно увеличить точность умножения.

Следует отметить, что усложнение схемы множительного устройства в случае его выполнения по интегральной технологии незначительно, так как дополнительные функциональные преобразователи могут быть грубыми устройствами, а сумматоры можно использовать простейшие, например на резисторах либо на операционных усилителях, так как требования к точности преобразователей .достаточно низкие (погрешность до 103), то их схемные решения могут быть весьма разнообразными (интегральные умножители, преобразователи с кусочной аппроксимацией и т.д.) .

Множительное устройство, содер" жащее блок умножения с переменной крутизной, выход которого является выходом устройства, .о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности умножения путем уменьшения квадратичной и кубической составляющих погрешности, в него введены два квадратичных преобразователя, два кубических преобразователя и два сумматора, первые. входы сумматоров и входы первого квадратичного и первого кубического преобразовате" лей объединены и являются первым входом устройства, выход первого квадратичного преобразователя подключен к второму входу первого сумматора, выход первого кубического преобразователя подключен к третьему входу первого сумматора, выход второго квадратичного npeoGразователя подключен к второму входу второго сумматора, выход второго кубического преобразователя подключен к третьему входу второго сумматора, четвертые входы первого и второго сумматоров и входы второго квадСоставитель Т.Сапунова

Редактор С.Тараненко Техред A. Бабинец Корректор А,Гриценко

Заказ 2983/42 Тираж 732 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

7 926 ратичного и второго кубического преобразователей объединены и являются втррым входом устройства, выходы первого и второго сумматоров соответственно подключены к первому и второму входам блока умножения с переменной крутизной.

6?3 8

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Паспорт на интегральную микросхему 525ПС2.

2. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д.йейнголда. М., "Мир", 1977, гл. 3.2 (прототип).