Гибридное множительное устройство

(504 б 0 16 0 НИЕ ИЗОБРЕТЕ ОЖИТЕЛЬНО я к аналогово может быть ис устройствах ав тройствах измесигналов. Це повышение точ Уиг. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола(54) ГИБРИДНОЕ МН УСТРОЙСТВО(57) Изобретение относитс вычислительной технике и пользовано в системах и томатики, в частности в у рения энергии импульсных лью изобретения является ности перемножения. Устройство содержит логарифмический аналого-цифровой преобразователь 1, сумматор 2, ключ 3, элемент ИЛИ - НЕ 4, первый источник опорного напряжения 5, цифроаналоговый преобразователь 6 с логарифмической зависимостью преобразования по цифровому входу, блок вычитания 7, второй источник опорного напряжения 8, аналоговый перемножитель 9, первый 10 и второй 11 цифроана. логовые преобразователи с показательной зависимостью преобразования по цифровому входу и сумматор 12. Устройство имеет первый 13 и второй 14 входы и выход 15. Достижение поставленной цели обеспечено за счет исключения из состава устройства дополнительного канала перемножения, содср. жащего аналоговый перемножитель с невысокими точностными характеристиками, и введения на выходе канала умножения остатка переменного масштабирования, пропорционального значению квантуемого сомножителя. 2 ил.Изобретение относится к аналоговой зычислительной технике и может быть ис поль зовано в системах и устройсгвах автоматики.Цель изобретения - овышение точнос ти перемножения.На фиг. 1 представлена структурная схе. ма гибридного множительного устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов в различных точках схемы.Гибридное множительное устройство содержит логарифмический АЦП 1, второй сх мматор 2, ключ 3, элемент ИЛИНЕ 4, пер. вый источник 5 опорного напряжения (ИОН) цифроаналоговый преобразователь 6 с логарифмической зависимостью преобразования по цифровому входу, блок 7 вычитания, Второй ИОН 8, аналоговый перемножитель (АП) 9, первый 10 и второй1 цифроаналоговые преобразователи с показательной зависимостью преобразования по цифровому входу, первый сумматор 12, первый 13 и второй 14 входы устройства, Выход 15 устройства. Вход логарифмического А 1 Ц 1, объединенный с одним из вхолов сумматора 2, является входом 3 устройства, а выход соединен с входом элемента ИЛИ - НЕ 4 и цифровыми входами УФЦАП 6, 1 О И 11, аналоговые входы которых подключены соответственно к выходу сумматора 2, к второму входу АП 9, обьединенному с входом 14 устройства, и к выходу АП 9. Выходы блоков 6, 10 и 1 подключены соответственно к неинвертирующему входу блока 7 вычитания и к двум входам сумматора 12, выход которого является выходом 15 устройства. Выходы ИОН 5 и 8 соединены соответственно с информацион. Ным входом ключа 3 и инвертирук)пИх Входом блока 7 вычитания, выход которого полключен к первому входу АП 9, управляк- щий вход ключа 3 соединен с вьхолом элсмента ИЛИ НЕ 4, а выходс вторым входом сумматора 2.Гибридное множительное устройство работает следующим образом.Один из сомножитеей Х с входа 13 устройства поступает на вход логарифмического АЦП . Уровни квантования Х; та. кого АЦП, общее число которых равно М, расположены в пределах рабочего диапазо. На О - : - Хмякс НЕРВВНОМЕ)НО В СООТВЕТСТВИИ с соотношениемгде С =константа, а Р =- ХкккГЕм р/нХ - диапазон логарифмической зависимости Х Ф ОХарактеристика квантования логарифмических АЦП за пределами логарифмической зависимости (О ( Х ( Х), как правило, линейна. В данном с;учае, поскольку диапазон Р логарифмической зависимости(2) коммутируется на вхол сумматора 2 лишь при значении кодана выходе АЦП 1, равном нулю, т.е. Нри значениях сомно- О жителя Х, соответствующих нулевому интерВалу квантования. Таким образом, выходной сигнал Х сумматора 2 равен Х Х+ 1: О( Х(х (Х, Х (Х(Хк Форма сигнала Х представлена на фиг. 2 а штриховой линией. Указанное преобразование сигнала Х в сигнал Х обусловлено не О обходимостью исключения нулевых и близкихк нулю значений сигнала, поступаюцего на аналоговый вход ЦАП 6. Формирование сигнала аналогового остатка осуществляется при помощи ЦАП 6, на цифровой вход которого поступает кодовый сигналс выхода логарифмического АЦП 1, а на аналоговый вход -- сигнал Х с выхода сумматора 2. ЦАП 6 обладает логарифмической зависимостью преобразования колав выходной аналоговый сигнал ХДля соответствующих значений управляю- иего кодаЦАП 6 обеспечивает следуюцие коэффициенты передачи аналогового сигнала Х:К = (С - 1) С";,4) Нетрудно убедиться, что указанные значения К и К 6; обеспечивают выделение сигнала Хо в форме, показанной на фи;. 2 б,достаточно широк, интервал О - ; Х, выходи,ий за ее пределы, не содержит дополнительных равномерно расположенных уровней квантования.Зависимость значенийкодового сигналана выходе логарифмического АЦП (штрих- пунктирная линия) от значений сомножителя Х (сплошная линия) представлена на фиг. 2 (,ъчккс - рабочий диапазон сигна- ЛОВ В УСТРОЙСТВЕ).Сомножитель Х с входа 13 устройстваиступает также на один вход сумматора 2, к второму входу которого приложено опорное напряжение Е источника 5, коммутируемое ключом 3. Последний управля ется выходным логическим сигналом элемента ИЛИ - НЕ 4, на Входы которого постуНет выходной кодовый сигнал логарифмического АЦП 1. При условии, что выходколом АЦПВляется прямойраллельный код, логический сигнал на выхо де элемента 4 равен елинице лишь в единичном случае -- когда= О, т.е. в нулевом интервале квантования. Таким образом, напряжение Е, значение которого выбирается равным1325521 Проанализируем точностные характеристики устройства. Погрешность выходного си"нала 2 в первом приближении равна сумме двух составляющих погрешности канала перемножения код в анал, обусловленной погрешностью УФЦАП 10, и погрешностианалогового канала, которая, в свою очерель, обусловлена погрешностями АП 9 иЦАП 11. Что касается погрешностей блоков 10 и 11, то они, в основном, определяются статическими погрешностями ключей и могут быть сведены к достаточно малому уровню сотые доли процента). Влияние погрешности ЦАГ 1 11, кроме того, снижено вследствие масштабирования сигнала2 о на входе сумматора 12. Основным фактором, оказывающим влияние на точностьустройства, является погрешность Лаа перемножителя 9. Эта погрешность,поступаявместе с сигналом 21 на вход сумматора 12через ЦАП 11, подвергается переменному20 масштабированию, причем масштабный коэффициент зависит от кода 1 логарифмического АЦП 1 (соотн. (1 О) и, следовательно, от уровня сигнала Х. Так как зависимость масштабного коэффициента К, =251(1) показательная, а зависимость(Х) - логарифмическая, то результирующая зависимость К, = (Х) (если неучитывать квантование) - линейка. Такимобразом, степень влияния погрешности АГ 1 9на точность перемножения в устройстве в30 первом приближении пропорциональна значению сомножителя Х, при малых значениях Х погрешность перемножения (ее абсолютное значение) существенно ниже, чемпри значениях, близких к Х"кс. В последнемслучае влияние погрешности АП 9 снижено35 в с раз.Значение 1, в свою очередь, обусловлено числом М уровней квантования (разрядностью) логарифмического АЦП 1. Так,для М = 15 и Р = 100 получаем С = 1,359и 1 = 3,78. Это означает, что относитель 40 ная погрешность перемножения в устройстве меньше максимальной приведенной погрешности АП 9 в 3,78 раза, причем этосоотношение сохраняется во всем диапазоне 10 Хчакс ( Х ( Хчакс,(7)(10) Фор,чула изобретения К,.=С (12) Форма выходного сигнала ЦАП 10, который представляет собой произведение код - аналог, показана на фиг. 2 д.Выходные сигналы 2,с и 2, УФЦАП 10 и 11 поступают на входы сумматора 12, причем второе слагаемое подвергается дополнительному масштабированию с коэффициентом Г (соотн. (8). Выходной сигнал сумма тора 12 является выходным сигналом 2 устройства, пропорциональным произведению со. множителей Х и У (фиг. 2 е). причем во всем диапазоне сигнала Х, Х ак = сопз 1 и Хо" = С Хочакс (6)Поступая далее на суммирующий вход блока 7 вычитания сигнал Хо смещается на величину Хчакс которая поступает с выхода ИОН 8, при этом минимальный уровень сигнала Хо приводится к нулевому уровню. На выходе блока 7 осуществляется масштабирование сигнала остатка на величинуСС- - 1 с целью согласования диапазона входных сигналов АП с диапазоном Хо. Форма сигнала остатка Хо с учетом масштабирования представлена на фиг. 2 в.Умножение остатка Хо на второй сомножитель У, поступающий с входа 14 устройства, реализуется в блоке АП 9. Для лучшей наглядности диаграмм фиг. 2 принято, что у = ачакс = соп 51.Произведение Хоу поступает далее на аналоговый вход ЦАП 11, обладающего показательной характеристикой преобразования по цифровому входу и предназначенного для обратного масштабирования выходного сигнала АП 9. Коэффициенты передачи аналогового сигнала для ЦАП 11 определяются соотношениями Форма сигнала на выходе УФЦАП 11 показана на фиг. 2 г.Кодовый сигнал 1 с выхода логарифмического АЦП 1 подается также на цифровой вход УФЦАП 10, на аналоговый вход которого поступает второй сомножитель 1 с входа 14 устройства. УФЦАП 10 обладает показательной функцией преобразования цифрового кода в аналог и реализует умножение указанной функции кода 1 на сигнал У. Коэффициенты передачи аналогового сигнала для блока 10 выбираются из соотношени й(11) Гибридное множительное устройство, содержащее логарифмический аналого-цифровой преобразователь, блок вычитания, аналоговый перемножитель и первый сумматор, выход которого является выходом устройства, вход логарифмического аналого-цифрового преобразователя является первым входом устройства, первый вход аналогового перемножителя подключен к выходу блока вычитания, а второй вход является вторым входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности перемножения, в него введены функциональный цифроана1325521 г Составитель А. Масловехред И. Верее Корректор М. 1 ож ираж 672 Подписное едактор Н. Тупицааказ 3113147 1 ГИИГ 1 И Государственного комитета С13035, Москва, Ж - 35, Производственно-полиграфическое нре,:С 1 по дслаги изобретен Рах пскан наб., д. 4/5 приятие, г. Ужгород, ул и открыти роектнаи,логовый преобразователь с логарифмической зависимостью преобразования по цифровому входу, первый и второй цифроаналоговые преобразователи с показательной зависимостью преобразования по цифровому входу, второй сумматор, ключ, элемент ИЛИ - НЕ, первый и второй источники опорных напряжений, выходы которых подключены соответственно к информационному входу ключа и к инвертирующему входу блока вычитания, выход логарифмического аналого-цифрового преобразователя соединен с входом элемента ИЛИ НЕ и цифровыми входами соответственно цифроаналогового преобразователя с логарифмической зависимостью преобравования по цифровому входу и первого, второго цифроаналоговых преобразователей с показательной зависимостью преобразования по цифровому входу, подключенных аналоговыми входами соответственно к выходу второгс сумматора, к второму входу устройства и к выходу аналогового перемножителя, а выходами - соответственно к неинвертирующему входу блока вычитания и к первому и второму входам 10 первого сумматора, выход элемента ИЛИ -НЕ соединен с управляющим входом ключа, первый и второй входы второго сумматора подключены соответственно к выходу ключа и к первому входу устройства.