Аналого-цифровое множительное устройство

.СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4(51 С 06 С 7/16 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ СА ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 670064/24-24 6.12.83 3.06.85. Бюл .Н.Бобков, И Третилов. Соболев и ьвовскии орден еский институт Ленинам. Лени хни елиро ниеСборумка ских7 пеи,ова д Т. Эло-цифр тронные ана вые вычислр", 967,(54)(57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее цифроаналоговый преобразователь, блоквычитания, аналоговый блок умножения, сумматор и дискретно управляемый делитель напряжения, информационный аналоговый вход которогосоединен с одним из входов аналогового блока умножения и являетсяпервым входом устройства, а выходподключен к первому входу сумматора, второй, вход которого подключенк выходу аналогового блока умножекомсомола(56) Математическоеи теория электриченик, вып. 11. Киев1973, с.157Кори Г., Корилоговые и аналогтельные машины.с.395,(в 1 ЯОпц 1 163335 ния, а выход является выходом устройства, другой вход аналоговогоблока умножения соединен с выходомблока вычитания, подключенного вычитающим входом к выходу цифроаналогового преобразователя, о т л и -чающее с я тем, что, с цельюповышения точности, оно содержитлогарифмический усилитель, дополнительный блок вычитания, дополнительный аналоговый блок умноженияи логарифмический аналого-цифровойпреобразователь, вход которого соединен с входом логарифмического усилителя и суммирующим входом дополнительного блока вычитания и является вторым входом устройства, авыход подключен к входу цифроаналогового преобразователя и к управляющему входу дискретно управляемого делителя напряжения, выход логарифмического усилителя соединен ссуммирующим входом блока вычитанияи вычитающим входом дополнительного блока вычитания, подсоединенноговыходом к одному из входов дополнительного аналогового блока умножения, другой вход и выход которогоподключены соответственно к первомувходу устройства и к третьему входусумматора.1163335 2где К - масштабный коэффициент ана 1лого-цифрового преобразования;абсолютная погрешность кван 5 тования, приведенная к выхо"ду АЦП .В диапазоне от нуля Х характеристика преобразования АЦП 1 линейна.Рассматриваемая характеристика преО образования может быть представленасуммой трех составляющих; первая составляющая - линейная аппроксимация характеристики АЦП 1, вторая -некоторая нелинейная функция Г(Х),15 третья - абсолютная погрешность квантованияАЦП 1, Таким образом, характеристика преобразования логарифмического АЦП 1 может быть представлена соотношением20 11-к,х + й.(х)1 + . (2)Выходной код 11 АЦП 1 управляеткоэффициентом передачи ДУДН 3, наинформационный аналоговый вход кото 1 рого поступает второй сомножитель25 У с входа 1 О устройства. Сигнал навыходе ДУДН 3е =кр =кк х+й(х)1 к+крт,(3)а, где К 5 - масштабный коэффициент ДУДН3,Одновременно код 11 поступает навход ЦАП 4, на выходе которого преобразуется в аналоговую формуХа=кИ=ККХ+Г(Х) + К+В,(4)е-. где К - коэффициент преобразования35ЦАП 4.Сомножитель Х с входа 11 устройства поступает также на вход логарифмического усилителя 2, имеющего характеристику преобразования вида40 х = к 1 п, . (5)мин 55 Х1 у= К 1 п Х фмн Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах и устройствах автоматики.Цель изобретения - повышение точности перемножения.На чертеже представлена структур ная схема аналого-цифрового множительного устройства..Устройство содержит логарифмический аналого-циФровой преобразователь ( АЦП ) 1, логарифмический уси литель 2, дискретно управляемый делитель 3 напряжения (ДУДН ), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП ) 4, блок 5 вычитания, дополнительный блок 6 вычитания, аналоговый блок 7 умножения, дополнительный аналоговый блок 8 умножения, сумматор 9, первый 10 и второй 11 входы и выход 12. Входы логарифмических АЦП 1 усилителя 2 и суммирующий вход блока 6 вычитания объединены и образуют вход 11 устройства, выход АЦП подключен к входу ЦАП 4 и управляющему входу ДУДН 3, аналоговый инфор мационный вход которого, являющийся одновременно входом 1 О устройств соединен с одним иэ входов блока 7 и одним из входов блока 8 умножения Выход логарифмического усилителя 2 подключен к суммирующему и вычитающему входам блоков 5 и 6 вычитания соответственно, выход последнего со динен с вторым входом аналогового блока 8 умножения, вычитающий входблока 5 вычитания подсоединен к выходу ЦАП 4, а выход - к второму входу аналогового блока 7 умножения Выходы ДУДН 3, а также блоков 7 и 8 умножения подключены к трем входам сумматора 9, выход которого является выходом 12 устройства.Устройство работает следующим образом45Один из перемножаемых сигналов Хс входа 11 устройства поступает навхоц логарифмического АЦП 1. Характеристика последнего неравномерна:на область малых значений сигнала Х50приходится больше уровней квантования, чем на область больших. В своейосновной части, заключенной в пределах диапазона Хщщ, Хц, она описывается соотношением где К - масштабный коэффициент усиглителя 2.Последняя характеристика, как и характеристика логарифмического АЦП 1, может быть представлена суммой линейной и нелинейной составляющих+ г (х) (6)Сигнал Х с выхода логарифмического усилителя 2 подается на вычитающий и суммирующий входы блоков 6 и 5 вычитания соответственно, на другие входы которых поданы сигналы с входа 11 устройства и выхода ЦАП 4. На выходах блоков 5 и 6 образуются сигналы соответственнох =к, х+к (х)1 -к к+А+К (х)1-к,щР 1х= х - кгГХ + к(х). (8)Если К=КК=1, получаемХ,=-К (9)Хи = -Г(Х) . (10)Сигналы Х и Х далее умножаются на сигнал У в аналоговых блоках 7 и 8 умножения, выходные сигналы которых соответственно равны2= КХ = ККт 1 Л 1 (11)2 н КвХнЪ. = вн(где К и К - масштабные коэффициенты умножения блокови 8.Выходные сигналы 2 , 2 блоков 7 и 8 умножения, а также сигнал 2 в ДУДН 3, поступают на входы сумматора 9, на выходе которого образуется сигнал результата перемноженияПри выполнении условий К 1 Кз"Кз= =К и КК=Кз нежелательные составят 3ляющие выходного произведения компенсируются, получаем2 = К Х У. (13)Технические преимущества предлагаемого устройства обусловлены применением в нем АЦП 1, обладающего логарифмической шкалой квантования. Основным свойством такого АЦП является постоянство относительной погрешности квантовая д" цв рабочем диапазоне входного сигнала Хи Х д . Выражение для относительной юксфпогрешности перемножения в аналогоцифровом множи.ельном устройстве можно записать следующим образом:ео 2 апгде с - относительная погрешность аналогового блока 7 умножения, приведенная к максимальному значению его выходногосигнала 22 - текущее значение результа та перемножения.Учитывая, что 2, =КУ Х, ивыражение 13), отношение в уравнении (14) можно заменить отношением Х, Тогда10ь максХся В свою очередь соотношение Х5является относительной погрешностьюквантования АЦП У , постоянной вдиапазонах Х и Хмкс поэтомуфоп = "Ояцп акоп (161Так как оба сомножителя в выражении (16) постоянны, постоянным является значение погрешности перемножения д" для любых значений сомноопжителя Х в диапазонах Хи ХжТаким образом, изменение структуры аналого-цифрового множительногоустройства, состоящее в замене АЦП слинейной шкалой квантования, используемого для образования грубого приближения Ха сомножителя Х, АЦП 1 слогарифмической шкалой квантования, 30в котором обеспечивается постоянствоотносительной погрешности в диапазонах Х и Х, позволяет повыминсить точность перемножения при малыхзначениях сомножителя Х, Преимуществом предложенного устройства является также невысокие требования к точности дополнительно введенного логарифмического усилителя, связанные стем, что его погрешность практически 40не сказывается на общем результатеперемножения.Экономическая эффективность предла. гаемого устройства обусловлена еготехническими преимуществами.63335 Составитель И. СоболевскийСаенко Техред М,Надь Корректор М. Самборская Редакто 4/ ПП Патент , г, Ужгород, ул. Проектная 1 1 Фи аказ 4104/48 Тираж ВНИИЛИ Государственн по делам изобрете 13035, Москва, Ж0 Подписноо комитета СССРй и открытийРаушская наб., д