Четырехквадрантный умножитель сигналов постоянного тока

(П) 3(56 06 6 7 16 РНОНРН,ивщщ ЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ ОПИСАНИЕ ИЗН АВТОРОВОНУ ВВНВВТВЛ,.(56) 1. Алексеенко А.Г. и др.Применение прецизионных аналоговыхИС, Радио и свВяэьф, 1981,с, 99, рис. 3.212. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3305031/18-24,кл. Ф 06 6 7/16, 1981 (протртип),(54)(57) ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНЫИ УИНОЖИТЕЛЬ СИРНАЛОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА,содержаний инвертор, вход которогоявляется первьва информационнымвходсм четырехквадратиого умножителя, первый ключ, вход которого подключен к выходу инвертора, первый,второй и третий масштабные резисторы, первые выводы которых соединены с входом второго. ключа, второйвывод первого масштабного резистора подключен к входу инвертора,второй вывод Второго. масштабногорезистора является выходом четырехкваВдрантного умножителя, второй"-4 йвод третьего масштабного резистора соединен с выходом первого ключа, третий ключ, выход которого через эапсминакияий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, интегратор, компаратор, первый и второй входы которого являются соответственно вторым информационным и тактовым входамиГчетырехквадрантного умножителя, выход компаратора подключен к.управляющему входу первого ключа, формирователь импульсов, вход .которого соединен с тактовым входом четырехкв адрантного умножителя, выход формирователя импульсов подключен к входу триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с управлякиаими входами соответственно второго и третьего ключей, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, что, Е с целью повышения точности, в него введены повторитель напряжения и ,. двусторонний ограничитель, причем выход второго ключа соединен с входам интегратора, выход которого подключен к входу третьего ключа, ф выход которого соединен с входом повторителя напряжения, подключенного выходом к второму выводу второго масштабного резистора, вход второго ключа через двусторонний ограничитель соединен с шиной нулевого потенциала.10 Изобретение относится к электри-.ческим вычислительным устройствами может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Известен"четырехквадратный умножитель сигналов постоянного тока,содержащиий соединенные последова-.тельно шарнирно-импульсный модулятор и Фильтр 13Недостатком устройства являетсянизкое быстродействие.Наиболее близким к предлагаемому является четырехквадрантныйумножитель сигналов постоянного тока, содержащий инвертор, вход кото-,. рого является первым входом умножителя, первый ключ, вход которогоподключен к выходу инвертора, первый, второй и третий масштабные резисторы, соединенные между. собойодним из выводов, который соединен с входом второго ключа, а вторыевыводы первого, второго и третьегомасштабных резисторов соединены соответственно с первым входом устройства и вторым входом первого ключа, 25третий ключ одним иэ выводов подключен к выводу запоминающего иомпаратора, другой вывод которого подключен к шине нулевого потенциала,интегратор, входы которого являются 30соответственно вторым и тактовымвходами умножйтеля, а выход подключен к управляющему входу первого ключа, Формирователь импульсов, выходкоторого подключен к входу тригге- З 5ра, прямой и инверсный выюоды которого соединены соответственно суправляющими входами второго и третьего ключей.Этот умножитель позволяет полу"чить высокое быстродействие и отсутствие пульсаций несущей частотыв выходном сигнале 2 .Однако точность известного умножителя недостаточна иэ-за наличиявзаимовлияния изменения номиналов 45масштабных резисторов на коэффициенты передачи, так как коэффициентыпередачи в данном умножителе определяются параллельным соединениемвсех трех масштабных резисторов. 50Целью изобретения является повышение точности умножителя,Цель достигается тем, что в известныйчетырехквадрантный умножитель сигйалов постоянного тока,55содержащий инвертор, вход которогоявляется первьм информационнымвходом четырехквадрантного умножителя, первый ключ, вход которого подключен к выходу инвертора, первый,второй и третий масштабные резисторы, первые выводы которых соединены с входом второго ключа,второй вывод первого масштабного резистора подключен к входуинверто- с ра, второй вывод второго масштабного резистора является вйходомчетырехквадрантного умножителя,гвторой вывод третьего масштабногорезистора соединен с выходомпервого ключа, третий ключ, выходкоторого через запоминающий конденсатор подключен к шине нулевого потенциала, интегратор", компаратор,первый и второй входы которого являются соответственно вторым информационным входом и тактовым входомчетырехквадрантного умножителя, вы"ход компаратора йодключен к управляющему входу первого ключа, формирователь импульсов, вход которого, соединен с тактовым входом четырехквадрантного умнойителя, выход Формирователя импульсов подключен квходу триггера, прямой и инверсныйвыходы которога соединены с управляющими входами соответственно вто.рого и третьего ключей, введеныповторитель напряжения и двусторонний ограничитель причем выход второго ключа соединен с входом интегратора, выход которого подключенк входу третьего ключа, выход которого соединен с входом повторителя напряжения, подключенного выходом к второму выводу вторбго масштабного резистора, вход второгоключа через двусторонний ограничитель соединен с шиной нулевого потенциала.На чертеже .изображена схемапредлагаемого четырехквадрантногоумножителя сигналов постоянноготокаЧетырехквадрантный умножительсодержит инвертор 1, интегратор2, повторитель 3 напряженияпервый, второй и третий ключи 4 - 6,первый, второй и третий масштабныерезисторы 7 - 9, запоминающий конденсатор 10, компаратор 11, формирователь 12 импульсов, триггер. 13,двусторонний ограничитель 14, шину 15 нулевого потенциала,.первый16 и второй 17 информационные входы, тактовый вход 18, выход 19.Кроме того, в состав умножителявходят дополнительный широтноимпульсный модулятор 20, содержагщий компаратор 21, инвертор 22,ключ 23, первый и второй масштабные резисторы 24 и 25, первыйи второй входы 26 и 27, выход 28 дополнительного широтно-импульсногомодулятора, а также дифференциальные операционные усилители 29,резисторы 30, конденсатор 31.Четырехквадрантный умножительсигналов постоянного тока работаетследующим образом,На тактовый вход 18 поступаютимпульсы, например треугольные.10 На интервале разомкнутого состояния первого ключа 4 60На выходе компаратора 11 Формируются прямоугольные импульсы, относительная длительность которых пропорциональна напряжению постоянного тока со второго входа 17Е:К О +о,а ,56 Хгде Обх - напряжение постоянноготока со второго входа171 - коэффициент пропорциональности.Причем К выбирается таким, чтобы 049(1.Частота прямоугольных импульсов на выходе триггера 13 вдвое ниже . частоты импульсов на тактовом входе 18.Относительная, длительность замкнутого состояния первого ключа 4 определяется величиной 20(2)9= -ТЭягде 1 - время заЪкнутого состоянияпервого ключа 41 ,25Г, - период тактовых импульсов.Второй и .третий ключи 5 и б замыкаются в противофазе, а время замкнутого состояния каждого из них равно.Т. 30Рассмотрим процессы в установившемся режиме. Нредполоаим, что в первом тайте работы второй ключ 5 замкнут, третий ключ б разомкнут, напряжение на запоминающем конденсаторе 35 10 Осо 6 ЫНа интервале замкнутого. состояния первого ключа 4 напряжение на выходе интегратора 2 равно1 06 Х О 6 Ф О . . 40Ж Ж р И+Оти 9 и, 6 иО 6огде 6- напряжение постоянного то=ка. на первом входе 1 б; 45 Р 09- сопротивления первог 6, второго и третьего масштабныхрезисторов 7 - 91Ц - емкость конденсатора интегратора 2; 50Ю" - напряжение на эапоминаю 10щем конденсаторе 10;06 - напряжение на выходе 19.ПриОц5:О:-О- (- -- . (Ч 6 Ыхр 6 Х. Я Я Т 1 9 и ПриК):2 Й2)вО =-О - - 6)=О"1 О=6 ы"о 6 х Й 1 ч 2О 6 Х Обх Из выражения (8) следует, что при 9:0 коэффициент передачи однозначно подстраивается первым или (и) вторым масштабными резисторами 7 и 8, а при 6:1 - третьим масштабным резистором 9. В результате может быть установлен необходимый коэффициент передачи с.,высокой точностью.Во втором такте второй ключ 5 разомкнут; а третий ключ б замкнут и напряжение на выходе интегратора 2 на момент размыкания второго клю ча 5 запоминается на запоминающем конденсаторе 10 и через повторитель 3 напряжения является выходные напряжением. Поскольку второй ключ 5 разомкнут, то напряжение на выходе интегратора 2 не изменяется во втором такте и не изменяется пряжение на выходе 19. Таким образом, в установившемся режиме пульсации напряжения на выходе 19 отсутствуютВ переходном процессе при выполнении условия- ж 1 (9т 2где К - коэффициент передачиТ - постоянная времени;- ЯВСЧетырехкв адрантный умножи тель имеет максимальное быстродействие, моделируется звеном с чистил запаздыванием, постоянная времени которого равна периоду ШИМ сигнала, и время переходного процесса при скачкообразном изменении входного сигнала равно периоду ШИМ - сигнала (или периоду сигналов с тактового входа).Двусторониий ограничитель 14 при разомкнутом втором ключе 5 обеспечивает низкий уровень напряжения и как следствие, отсутствие тока че-. рез конечное значение сопротивлениядакторе Ю каз 102.2 1 ТираНИИПИ Государствпо делам иэоб035, Москва, 3 пион ж 706 енно ретен 35, Р о комитета СССРй и открытийушская наб., д. Филиал ППП ффПатент, Г. ужгород, ул. Проектная,разомкнутого ключа, который может внести погрешность выполнения операции умножения.Дополнительный эффект применения четцрехквадантного умножителя.сигналов постоянного тока заключается в упрощении вычислительного устройствй, выполняющего операции сложения произведений.Если необходимо реализовать вчислнтельную операциювь хвхвх 2"ак вх 4то эта операция реализуется путем подключения дьполнительного широтно-импульсного модулятора 20. Функциональные связи его показаны начертеже пунктиром. Коэффициенты .в выражении (10) независимы другот друга, что недостижимо в известном устройстве. Число суммируемыхпроизведений практически можетбыть достаточно большим. Таким образом, предлагаемый четырехквадрантнйй умножитель сигналов постоянного тока по сравнению с известным устройством характеризуется более высокойточно-: стью работы.