Множительное устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Цель изобретения - повьппение X, Хг точности работы устройства. Множительное устройство содержит блок умножения 1, блоки коррекции 2 и 3, каждый из которых имеет переключатель 4, сумматор 5, блоки масштабных коэффициентов 6 и 7 и кадратор 8, и блок управления 9. Блок управления содер-. жит элементы памяти, ключи, дифференциальный усилитель, генератор импульсов , распределитель импульсов, входной резистор. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в устройство блока управления, двух переключателей и двух квадраторов, а также новым свяЭям мезвду составными элементами. 2 ил. е (Л Фае. Г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 С 06 (: 7 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4103880/24-24 (22) 04.08.86 (46) 23.11.88. Бюл. II - 43 (71) Куйбышевский политехнический институт им. B.В.Куйбышева (72) А.М,Косолапов (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1116437, кл . G 06 G 7/16, 1982.

Справочник по нелинейным схемам./ /Под ред. Д.Шейнголда, 1977, с.244. (54) МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Цель изобретения — повышение точности работы устройства. Иножительное устройство содержит блок умножения 1, блоки коррекции 2 и 3, каждый иэ которых имеет переключатель

4, сумматор 5, блоки масштабных коэффициентов 6 и 7 и кадратор 8, и блок управления 9. Блок управления содержит элементы памяти, ключи, дифференциальный усилитель, генератор импуль сов, распределитель импульсов, входной резистор. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению s устройство блока управления, двух переключателей и двух квадраторов, а также новым связям между составными элементами. 2 ил.

1439628

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть нспольэовано в аналоговых вычислительных машинах.

Целью изобретения является повыше5 ние точности работы устройства.

На фиг.1 приведена схема множительного устройства; на фиг. 2 " схема блока управления.

Множительное устройство (фиг. 1) содержит блок 1 умножения, блоки 2 и 3 коррекции, каждый из которых включает в себя переключатель 4, сумматор 5, блоки 6 и 7 масштабных коэффициентов, квадратор 8 и блок 9 управления.

Блок 9 управления (фиг.2). содержит первый, второй и третий элементы

i0-12 памяти соответственно, первый, второй, третий и четвертый ключи 1316.соответственно, дифференциальный усилитель 17, генератор 18 импульсов, распределитель 19 импульсов, входной резистор 20.

Работа множительного устройства основана на следующем.

Выходной сигнал реального множительного устройства может быть с достаточно высокой точностью представлен выражением

z=a+bx+cy+dxy+exò +f yß+gx y+hxyß +

+px2 у2 (1) где х и у — значения перемножаемых аналоговых сигналов; а,Ь,с,d,е, 35

К,8,Ь,Р— коэффициенты.

На практике достаточно просто исключить погрешности, обусловленные

1-3 членами и отличием масштабного коэффициента d от 1. Перекрестные

40 связи между входами позволяют исключить 5 и 6 члены, однако погрешности, обусловленные 7-9 членами, при этом не исключаются. Это в большинстве случаев не позволяет получить погрешность множительных устройств менее

0,2-0,4Х.

Положим Z= (х+лх)(у+ау); (2) а х= <„+ g х+ „х - (3) (4) 50 г гу (5)

Ук = 2k+ 44кУ+ УакУ где Z — выходной сигнал перемножителя;

X Y — значения входных сигналов; 55

У=У+Ук

Лх, д у †погрешнос, приведенные к входам х и у; хк, у — поправки, компенсирующие погрешности х и у; У 1 Ф вЂ” погрешности смещения, масштабирования и от нелинейности;

i=1 2

1к»м

y; — поправки, компенсирующие соответствующие погрешности.

Зададим у, =О, Х=О, тогда из (2) при

А к = (7) имеем

Z=0. (8)

Пусть входной сигнал Х принимает значения XS=x „и Х=-х, при У У а

,к соответствует (7), тогда изменяя установим л.

Z -Х =О, (9) где Z u Z — значенияЯпри X=X> и

Х-Х„, Y Y из (9), с учетом (2)-(6) имеем „„= У,— щ,. (10) 1

Учитывая, что выражение (2) симметрично для переменных Х и Y можно подобно (7) и (10) записать условия, при которых исключается влияние погрешностей otä и гк = 4"г- ге (11) .- гк " У (12)

Условие, при котором Z не зависит от значений g, и ф, можно найти с учетом (7), (10) и (11), (12) следующим образом.

Задают хх,, у=у 1 и, изменяя одно из значений р или оба сразу, устанавливают

Z=x y=Z (13) откуда находят с учетом (2)-(6) .е,— g„„+ p ; — P,„+ ау=О. (14)

Значения д 1, у;, hy в (7), (10)-(14) много меньше значений (;, у,, поэтому ими можно пренебречь.

Сопоставляя (1) и (2), найдем

g= y,(1- p ); (15) (1ф() °

"1 Yz"

Устройство для осуществления описанного алгоритма работает следующим образом.

В первом такте на выходе переклю-, чателей 4 блоков 2 и 3 коррекции ус-. танавливаются сигналы х„=О и у =у .

Блок 9 управления изменяет смещение на четвертом входе сумматора 5 блока

2 до тех пор, пока выходной сигнал блока 1 умножения не станет равным

35. 14396 нулю, прп этс м выполняется соотношение (7), т. е. вводится поправка в сумматор 5 блока 2, Значение << за <к поминается в блоке 9.

Во втором такте под действием сигнала блока 9 переключатели 4 блоков

2 и 3 устанавливаются во второе положение, на выходах переключателей 4 действуют сигналы соответственно х„=х, и У„=О.

Блок 9 управления изменяет смещение к „на четвертом входе сумматора 5 блока 3 до тех пор, пока выходной сигнал Z не станет равным нулю, при этом выполняется соотношение (11), значение смещения запоминается в блоке 9.

В третьем такте переключатели 4 блоков 2 и 3 под действием сигнала с блока 9 устанавливаются в положение, при котором на входах перемножителя 1 действуют сигналы х„=х, и уп ,Блок 9 управления изменяет значения коэффициентов передачи блоков 6 до момента, когда выполйяется соотношение (13)

Z = Z где Z — третий опорный сигнал.

При этом вводится поправка на значение масштабного коэффициента блока 1 умножения, Значение поправки к масштабному коэффициенту блока 1 умножения запоминается в блоке 9.

В четвертом такте на выходах переключателей 4 блоков 2 и 3 устанавливаются сигналы х„=х2 и уц =у,, Величина х2 периодически принимает значения Х1 или -Х1.

Блок 9 управления, функции которого в частном случае может выполнять оператор, изменяет коэффициент передачи блока 7 до тех пор, пока среднее за период значение Z не станет равным нулю. При этом выполняется соотношение (10), т.е. вводится поправка к, х в сумматор 5 блока 2, Подобным образом в пятом такте вводится поправка у Y в сумматор 5

К2 блока 3, при этом соответственно устанавливаются сигналы на выходах переключателей 4 х„=х, и у„ -у2 . Величина у2 периодически принимает значения +у или -у . Достигнутые 55

1 1 значения коэффициентов передачи блоков 7 фиксируются до следующей коррекции.

28

В шестом такте переключатели 4 подключают сигналы Х и Y к входам сумматоров 5 и на выходе блока 1 с учетом введенных поправок реализуется соотношение Z=-Х Y.

Процесс коррекции периодически повторяется, поэтому изменение параметров блока 1 умножения во времени или от температуры автоматически ком" пенсируется °

Затраты времени на коррекцию мно" го меньше (в 100-1000 раз) по сравнению с интервалам между коррекциями.

Влияние коэффициентов и на 2 порядок меньше, чем влияние К; или поэтому коррекцию погрешностей

1 у, и у достаточно осуществлять один раз вручную, например, перед началом э кс плуа та ции.

Автоматически повторяются только первый, второй, третий и шестой такты.

Введение автоматической коррекции позволяет снизить погрешности от времени и старения, делает возможным выделение и компенсацию погрешностей от нелинейностей третьего порядка.

Одной из наиболее целесообразных областей применения устройства являются многоканальные измерительные системы, При этом затраты времени на коррекцию могут соответствовать затратам времени на перемножение сигналов по одному из каналов.

Принцип действия блока управления (фиг.2) следующий. Управление ключами 13-16 и переключателями 4 блоков

2-3 осуществляется сигналами от распределителя 19 импульсов, тактируемого генератором 18. В первом такте открыт ключ 13, а остальные ключи блока 9 закрыты. Сигнал смещения „ с выхода элемента 10 памяти, работающего в режиме записи, поступает на четвертый вход сумматора 5 блоI ка 2, выходной сигнал Z блока 1 поступает на первый вход усилителя 17. Так как блоки 5,1,17,13 и 10 образуют следящую систему с отрицательной обратной связью, обрабатываю. щую сигнал на втором входе усилителя

17, то в установившемся режиме получим сигнал Z=O. После окончания первого такта ключ 13 закрывается и элемент IO памяти переходит в режим хранения, при котором сигнал о(,„ на выходе элемента 10 памяти практически не меняется.

5 14396

Аналогичным образом производится отработка сигнала .,„, действующего на выходе элемента 11,памяти, при этом на время отработки закрыты все ключи, кроме ключа 14. После оконча5 ния такта ключ 14 закрывается и элемент 11 памяти переходит в режим хранения. Отработка управляющего сигнала для блоков 6 производится следующим образом. Блоки 6,5,1 17,15 и 12 образуют следящую систему, отрабатывающую отклонение сигнала Z с выхода перемножителя от опорного значения Z которое поступает на второй вход дифференпиального усилителя 17 через ключ 16. Все ключи, кроме ключей 15 и 16, при этом закрыты, В установившемся режиме сигнал на выходе элемента 12 памяти имеет величину, при которой коэффициент передачи множительного устройства равен номинальному значению. После окончания такта значение управляющего сигнала запоминается в элементе

12 памяти.

Требования к точности задания корректирующих сигналов не велики, учитывая, что компенсируются малые сигналы-погрешности порядка 0,2"1,0X.

Коэффициент петлевого усиления следящей системы может быть порядка 10100, что позволяет реализовать блок

9 достаточно просто.

Формула и з обретения

Множительное устройство, содержащее блок умножения, выход которого является выходом устройства, и первый

40 и второй блоки коррекции, каждый из которых содержит два блока масштабных коэффициентов и сумматор, первый и второй входы которого подключены к выходам соответствующих блоков масштабных коэффициентов, а выход

45 подключен к одному из входов блока умножения, о тли ч ающе е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок управления, вы28 6 полненный в виде первого, второ о и третьего элементов памяти, первого, второго, третьего и четвертого ключей, дифференциального усилителя, между первым входом которого и шиной нулевого потенциала включен входной резистор, генератора импульсов и распределителя импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а первый, второй и третий выходы подключены к управляющим входам соответствующих ключей, которые включены между выходом дифференциального усилителя и входами соответствующих элементов памяти, четвер" тый ключ блока управления включен между первым входом дифференциального усилителя и входом задания опорного сигнала, а его управляющий вход соединен с третьим выходом распределителя импульсов, а первый и второй блоки коррекции дополнительно содержат квадратор и переключатель, четыре информационных входа каждого из которых соединены соответственно с шиной нулевого потенциала, с одним иэ входов устройства и с двумя входа" ми задания опорных сигналов, управляющие входы переключателей подключены соответственно к четвертому и пятому выходам распределителя импульсов блока управления, а выходы — к третьим входам соответствующих сумматоров и к информационным входам первых блоков масштабных коэффициентов, подключенных управляющими входами выбора коэффициента к выходу третьего элемента памяти блока управления, . четвертые входы сумматоров первого и второго блоков коррекции соединены с выходами соответственно первого и второго элементов памяти блока управления, второй вход дифференциального . усилителя которого подключен к выходу блока умножения устройства, квадраторы в каждом из блоков коррекции включены между выходом переключателя и информационным входом второго блока масштабных коэффициентов.

1439628

Со с тави тель А. Ма слов

Редактор Л.Гратилло Техред М.Ходанич

Корректор М.Васильева

Заказ 6080/50

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4