Четырехквадратное аналоговое множительное устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТЮФСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 11926674(51 М. Кп.з С 06 С 7/161 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 07.05,82 В.Ф.Барков и В.П.НиклевичОпытное производственно-техническое предпри ие по созданию, наладке и внедрению средств и истем" автоматизации прокатного и трубного производРтйа. "Уралчерметавтоматика"(71) Заявитель 54) .ЧЕТЫРЕХКВАДРАТНОЕ АНАЛОГОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕУСТРОЙСТВО Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в составе. систем автоматического управления.извесГно время-импульсное множительное устройство, содержащее широтно-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 21,Недостатком множительного устройства является большая погрешностьумножения, которая растет с уменьшением сомножителя О,1 О Цель изобретения - повышение точности работы.Поставленная цель достигаетсятем, что в четырехквадратное аналоговое множительное устройство, содер-.жащее широтно-импульсный модулятор,первый и второй ключи, управляющиевходы которых псдключены к выходуширотно-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 которогоявляется выходом устройства, введены первый и25 второй масштабирующие элементы, третий и четвертый ключи и релейный элемент, выход которого подключен куправляемым входам третьего и четвертого ключей, входы первого масштабиЗ 9 рующего элемента, релейного элемен 926674та 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, 5 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.Выходширотно-импульсного модуля тора 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 25 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 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.45Масштабирующие 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 55 электромагнитных реле.Четырехквадратное делительное устройство работает следующим образом.Модулятор генерирует импульсы, 60 коэффициент заполнения которых пропорционален величине сомножителя Бу, Выходной сигнал модулятора управляет коэффициентомпередачи ключей 2,3 на полевых транзисторах, на инфор мационные входы которых подается сигнал второго сомножителя .Допустим, что максимальный уровеньвходных сигналов Ок так и. 0 та и выходного сигнала (ермак равен 10 В, уровено срабатывания рв релейного элемента 8 с зоной нечувствительности равен 1 В.При /0/ Ъ 1 В с выхода релейногоэлемента 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 выражениемгде Е - постоянный коэффициент,определяющий мастаб умножения 1Й - величина ошибки умножения.Величина ошибки при Б = 0 и изменении сигнала х от минимального до максимального значений определяет-. ся выражениемх КО + (2) где К - нелинейный коэффициент,зависящий от величины иполярности входного напряжения ;К - постоянный коэффициентКоэффициент К принимает нулевое значение, если при Б( = 0 и П = 0 на выходе устройства установлен нуль,Относительная погрешность умножения в точке с учетом уравнений (1) и (2) определяется выражениемОкЦП- = К ( - + 1) (3)ЕДДПри Щ 1 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 равенБ Кви: П" 1)ЫП- +(1+ Ь-Кз (К, (4)где К,и К - коэффициенты передачисоответственно первого и второго масштабирующих элементов 6 и 7 (длясохранения масштаба умножения устройства К 6 =).Относительная погрешность в точке будет равнаИф "г-) кВПо - ОР6Для того, чтобы величина сигналана входе модулятора (при размыкании контактов третьего ключа 9) не превышала максимально допустимого значения,. необходимо, чтобы величинаЗаказ 2983/422 Подписное ППП "Патент" род, ул. Проектна коэффициента передачи К 6 первого масштабирующего элемента 6 не превышала значенияУ тохц реп 5При принятых значениях Цев = 1 В и 0 юк= 10 В можно принять К равным 10, а К 7 соответственно равным 01При этом относительная погрешность 10 в точке определяется выражениемОО+(0 ХЕ (б)ЕСравнивая выражение (Э) и (6), можно заключить, что погрешность умножения в точке пци значениях входного сигналаУ С 1 В уменьшается на порядок по сравнению с прототипом. 20Таким 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, содержащееширотно-импульсный модулятор, первый и второй ключи, управляющие входыкоторых подключены к выходу широтноимпульсного модулятора, ннвертор,вход которого является первым входомустройства, а выход подключен к информационному входу первого ключа,информационный вход второго ключа,подключен к входу инвертора, ифильтр, 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 введеныпервый и второй масштабирующие элементы, третий и четвертый ключи ирелейный элемент, выход которого подключен к управляемым входам третьего и четвертого ключей, входы первого масштабирующего элемента, релейного элемента и информационныйвход. третьего ключа объединены иявляются вторым входом устройства,выходы первого масштабирующего элемента и третьего ключа объединены иподключены 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССРм 524192, кл. С 06 6 7/161, 1974,2, 1 Электроника, 1978, т, 51,Р 3, с. 58 - 59 (прототип).