Устройство для умножения аналоговых сигналов

О П ИС АНЙ Е ИЗОЬРЕТЕ Н ИЯ Союз Советски кСоциалистическихРеспублик 1732900 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл. б 06 й 7/16 Рюударстввнивй комитет СССР ао делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к аналоговым вычислительным устройствам, в которых вычислительные операции выполняются путем изменения электрических и магнитных величин, в частности к устройствам для умножения аналоговых величин, основанным на промежуточном преобразовании перемножаемых сигналов в магнитный поток. Известно четырехквадратное множительное устройство, содержащее неподвижные П-образные,магнитопроводы с обмотками возбуждения и измерения и подвижный магнитопровод, выполненный в виде15 прямоугольной пластины, расположенной внутри неподвижных магнитопроводов (11.Известно также устройство для умножения напряжений, построенное на датчиках Холла, автокомпенсаторе напряжения, преобразователе ток-напряжение, дифференциальном усилителе и источнике эталонного тока, в котором один из перемножаемых сигналов (токов) преобразуется в пропорциональную ему индукциюмагнитного поля 121 .Недостатком таких устройств является сложность конструкция (подвижный магнитопровод в первом случае, использование автокомпенсатора напряженияи источника эталонного тока - во втором).Кроме того, эти устройства не могутобеспечить высокую точность выполнения операции умножения,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство,в котором для определения произведенияиспользуется соотношение4 (к+ч) (х ) (1)Причем этот вычислительный методреализуется на основе суперпозиции магнитных потоков, пропорциональных пере- .множаемым сигналам (31. Устройствосодержит аналоговый двухвходовой сумматор, источник эталонного тока и два дифференциальных преобразователя ток-частота, каждый из которых снабжен фильтром резцостиой частоты и индуктивными элементами, внут3 7ри которых расположены квантовые частотныедатчики, подключенные выходами к фильтрам. Выходы обоих фильтров соединенысо входами сумматора, Один из индуктивных элементов каждого дифференциального преобразователя образован двумярабочими обмотками с параллельно расположенными магнитными осями и ортогональной им опорной обмоткой, а второйиндуктивный элемент каждого дифференциального преобразователя состоит изодной опорной обмотки. Все опорные обмотки устройства подключены к источнику эталонного тока, а рабочие обмоткипопарно подключены ко входам устройства,Рабочие обмотки подключены ко входамустройства таким образом, что в зонерасположения рабочего датчика одногоиз дифференциальныхпреобразователейсоздаетсямагнитный поток, пропорциональный суммевходных величин, а в зоне расположения рабочего датчика второго дифферен, циального преобразователя - их разности,Выходы преобразователей 1 и 2 соединены со входами аналогового выходного сумматора 13. Катушки 3, 5, 7и 9 подключены к первому входу 14устройства, а катушки 4, 6, 8 и 10 -к второму входу - 15. При этом катушки, принадлежащие индуктивным элементам одного преобразователя, подключенык соответствующим входам встречно другдругу (катушки 3 и 5, 4 и 6 и т.д.).Встречно включенные катушки формируют равные по величине, но противоположно ориентированные магнитные потоки, пропорциональные той же из перемножаемых величин, которая подана насоответствующий вход.Если считать, что катушки, помеченные символом Аформируют отрицательные" магнитные потоки, то при подачена входы 14 и 15 устройства аналоговых сигналов Э и 3 возникает следующая ситуация,Катушки 3 и 4 создают в зоне расположения датчика 11 результирующиймагнитный поток сР =К О 1 + )катушки 5 и 6 - поток р = -К ( Э 1 ++ .1 ), а катушки 9, 10 - поток сР2На выходе фильтра 12 преобразователя 1 появляется сигналЧ =с(31 + 3 ) (2)а на выходе аналогичного фйльтра преобразователя 2 - сигналЧ,= С(д, -.-1,), (3)где к ы с - константы.32900 4 5 1 О 15 20 25 30 Э 5 40 М 0 5 Сигналы У, и М поступают нв входысумматора 13, - выходной сигнал которого пропорционален произведению( 11.г. ) входных сигналов,Предлагаемое устройство полностьюреализует преимущества суммарно-разностного метода умножения аналоговыхсигналов, твк как равенства (2) и (3)являются строгими, а не приближенными.Оно может быть использовано для перемножения как токов, так и напряженийпостоянного тока.Однако такое устройство из-зв наличия методических погрешностей не полностью реализует потенциальную точностьметода, определяемого функцией 111.Белью изобретения является повышение точности работы и упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для умножения аналоговых сигналов, содержащем два дифференциальных частотных преобразователя,входы которых соединены с соответствующими входами устройства, а выходы связаны с входами выходного сумматора,каждый из дифференциальных частотныхпреобразователей выполнен в виде фильтра рвзностной частоты, первый и второйвходы которого соединены с выходомсоответствующего квантового частотного квадратичного датчика, расположенного внутри соответствующего индуктивного элемента. Каждый индуктивный элемент выполнен ввиде двух катушек,магнитные оси которых соосны. Выводыпервой и второй катушек каждого индуктивного элемента включены между шиной нулевого потенциала и соответственно между первым и вторым входами дифференциального частотного преобразователя. Одноименные катушки индуктивныхэлементов в каждом дифференциальномчастотном преобразователе подключенык соответствующим входам устройствавстречно.Работа устройства основана на известном свойстве квантового частотного квадратичного датчика изменять частоту генерации при изменении на 180 направоления магнитного поля на величину строго пропорциональную квадрату напряжен-.ности этого поля,На чертеже приведена структурнаясхема устройства.В состав устройства входят дифференциальные частотные преобразователи/39 каэ ал ППП "Патент ород, ул. Проектная,5 7 рых содержит по два индуктивных эле мента, образованные катушками 3 и 4, 5 и 6 7 и 8, 9 и 10, с расположенными внутри них квантовыми частотными квадратичными (самогенерирующими) датчиками 11 и по одному фильтру разностной частоты 12.Эта особенность устройства позволяет использовать его без существенных изменений для измерения мощности в цепях постоянного тока. формула изобретения Устройство для умножения аналоговых сигналов, содержащее два дифференциальных частотных преобразователя, входы которых соединены с соответствующими входами устройства, а выходы свя- заны с входами выходного сумматора, каждый из дифференциальных частотных преобразователей выполнен в виде филь ра разностной частоты, первый и второй входы которого соединены с выходом соответствующего квантового частотного квадратичного датчика, расположенного внутри соответствующего индуктивногоА, 2 32900 6элемента, о т л и ч а ю ш е е с я ,тем, что, с целью повышения точности работы и упрощения устройства, в нем каждый из индуктивных элементов выполнен в виде двух катушек, магнитные оси которых, соосны, выводы первой и второй катушек каждого индуктивного элемента включены между ши.ой нулевого потенциала и соответственно между пер вым и вторым входом дифференциального частотного преобразователя, причем одноименные катушки индуктивных элементов в каждом дифференциальном частотном преобразователе подключены к соответствующим входам устройства встречно. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 20 1. Авторское свидетельство СССРМ 452835, кл, б 06 0 7/16, 1973.2. Авторское свидетельство СССРМ 471589, кл. О 06 0 7/16, 1973.3. Кудрявцев Б, В, и др. Прецизион ные частотные преобразователи автоматизированных систем контроля и управления, М., "Энергия", 1974, с.125.-126 (прототип).