Устройство для умножения

Союз Советскик Социалистическик Республик(22) ЗаявЛено 270677 (21) 2501679/18-24с присоединением заявки ИЯ -(23) ПриоритетОпубликовано 1509.79, Бюллетень ЙЯ 34Дата опубликования описания 1809.79 С 06 С 7/16 Государственный вщятет СССР м дмаи изобретеннй к откр ытяй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ Изобретение относится к области измерительной и вычислительной техники.Известны устройства, использующие для умножения двух сигналов принцип двойного интегрирования, Они содержат интеграторы, сравнивающие устройства, ключи, логические элементы 11Недостатком таких устройств является то, что в них произведение входных сигналов получается как результат двух последовательных операций: накопления величины одного иэ сомножителей в интеграторе (заряд) в течение определенного отрезка времени и разряда интегратора постоянным током, причем мерой величины произведения служит время разряда. Наличие двух разнесенных во времени операций - заряда и разряда - не позволяет непосредственно получить произведение двух сигналов в виде пропорционального ему периода следования импульсов между периодами следования, несущими полезную информацию, располагаются интервалы времени, не связанные с произведением). Период Т между двумя соседними моментами начала заряда интегратора состоит из времени его заряда 1 и времени его разрядаТ =+ р,При этом произведению входных сигналов Х, У пропорционален интервал т.р ср=х,Т =+ ХУ.Интервал связан не с произведением, а только с одним иэ сомножителей, поэтому наличие его в суммевносит методическую ошибку преобраэон ания,Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для умножения 2, содержащее два интегратора, схему сравнения, нуль-орган, элемент И, триггер, ключ, Формирователь импульсов,источник опорного напряжения, источники входных сигналов, причем входпервого интегратора через ключ соединен с первым источником входногосигнала, а выход первого интегратора соединен со входом нуль-органа,выход второго интегратора соединенс первьм входом схемы сравнения.Напряжение одного из сомножителей интегрируется первым интегратором в течение постоянного интервалавремени. Затем этот интегратор начинает интегрировать постоянное напряжение обратной полярности. Одновременно второй интегратор начинает интегрировать напряжение второго сомножителя. В момент, когда первый интегратор возвращается в исходноеположение, второй интегратор начинает интегрировать указанное вышепостоянное напряжение обратной полярности. Интервал времени, за кото.рый второй интегратор возвращаетсяв исходное положение, измеряется спомощью постоянной частоты.Это устройство обладает недостаточной точностью, т.е. имеет методическую погрешность, связанную с преобразованием одной из умножаемых величин в интервал времени.Целью изобретения является повышение точности,Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит дополнительный источник опорчого напряжения,подключенный ко входу первого интегратора, второй вход схемы сравнения соединен со вторым источникомвходного сигнала, а выход схемысравнения соединен с нулевым входомтриггера, нулевой выход которогосоединен с первым входом элемента Ии с управляющим входом второго интегратора, единичный выход триггерасоединен с управляющим входом ключа,выход нуль-органа подключен ко второму входу элемента И, выход которогосоединен с единичным входом триггера и с входом формирователя импульсов, вход второго интегратора соединен с основным источником опорногонапряжения.На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.Оно ссдержит два интегратора1, 2, нуль-органа 3, схему сравнения 4, ключ 5, элемент И 6, формирователь импульсов 7, триггер 8, источники 9, 10 входных сигналов, источник опорного напряжения 11 Я,)той же полярности, что и входныесигналы, источник опорного напряжения 12 (-.П) обратной полярности .Устройство работает следующим образом.В схеме постоянно действуют напряжения П -(. Пусть в моментвремени =0 в результате предшествующего цикла преобразования, илипо сигналу цепи первоначального пуска, триггер 8 окажется приведеннымпо единичному входу в положение1". В этот момент времени интеграторы 1 и 2 разряжены и напряжения на их выходах равны нулю. Начиная с этого момента времени отпирается ключ 5, вследствие чего навход интегратора 1 через ключ 5 поступит от источника 10 входная величина Х - первый сомножитель. При этом на интегратор 1 постоянно действует еще и напряжение разряда противоположное по знаку сигналу Х.В этот же момент времени интегратор 5 2 заряжается напряжением Б, от источника 11.По мере заряда интегратора 2 напряжение на его выходе увеличивается и в момент времени 1=7; достигаетзначения, равного величине сигналау источника 9 (второй сомножитель) .Тогда срабатывает схема сравнения 4и своим выходным сигналом устанавливает триггер 7 в положение фО,15 Вследствие этого на управляющий входинтегратора подается сигнал, закроется ключ 5 и подготовится к работе логический элемент И 6. С этого момента времени прекращается накопление величины Х в интеграторе 1,а интегратор 2 быстро разряжаетсячерез ключ до нуля. На входе интегратора 1 продолжает действовать только напряжение разряда Пр (для тогочтобы устройство было работоспособньм, минимальная величина сигнала Хдолжна быть больше напряжения Пр).Через некоторый интервал времени(Т-Т) интегратор 1 также разрядитсядо нуля. Тогда произойдет срабатывание нуль-органа 3, который своимвыходным сигналом откроет ранее подготовленный элемент ИВыходной сигнал элемента И 6 установит триггер 8в состояние 1 1, вследствие чегоначинается новый цикл преобразования, адекватный описанному выше. Получаемый на выходе элемента И 6 сигнал (интервал времени Т между началами импульсов), пропорционален про 4 О изведению входных сигналов - УХ.Этот сигнал, сформированный в формирователе, поступает на выход устройства.То, что любой временной интервал45 между началами двух соседних импульсов на выходе логического элементаИ пропорционален произведению Ху,доказывается следующим образом. Начиная с момента времени =О интегра 5 О тор 2 начинает заряжаться напряжением Б . При этом текущее значениенапряжения у на выходе интегратора2 выражается как1у =)По 1 (1)55 Сгде = Й- момент времени, при котором у = у,- коэффициент пропорциональности.60 Из выражения (1) следует, чтоГУ(2)На вход интегратора 1 в течение промежутка времени от =0 до 1 = С по" 5ст у пает си гн ал н ек оторо го н апр яж е(6) 15 Применение предлагаемого устройства в различных измерительных схемах позволит вырабатывать поток импульсов с интервалами времени между их началами, пропорциональными произведению входных величин. Предлагаемое устройство умножения, дающее ния, зависящего от входного сигнала(сомножителя) х и от сигнала противоположного знака - напряжения Бр,На выходе интегратора 1 напряжениек, (х и )й (3)оК моменту времени 1= С интегратор 1зарядится до напряжения Ц,Ц =)с (Х-У) =К(Х-ц )Г, (4)Начиная с момента времени 1=Гдо момента 1=Т на вход интегратора 1поступает только напряжение разрядаБ, вследствие чего он разряжаетсяот 1) = Ц до ц = О, т,е.1), - ,)П,ж = О.Решая уравнение (5), получимЬ=):,П, 1, Ъ=К, П, (-С).Решени ем совместн о ( 4 ) и ( 6 )(7)УрПодставим в выражение (7) значениеСиз выражения (2)Т= х,Г =ихуТаким образом, на выходе предлагаемого устройства возникает последовательность импульсов, в который кажцый интервал времени Т между началами соседних импульсов строго пропорционален произведению входных сигналон.Преобразование произведения в указанную последовательность временныхинтервалон свободно от методическойпогрешности, связанной с преобразованием одной иэ умножаемых величин винтервал времени. на выходе непосредственно, без специальных преобразовательных устройств, периодический сигнал, может быть использовано для стыконки с блоками, на вход которых заводится только сигнал такого типа.Формула изобретенияУстройство для умножения, содержащее дна интегратора, схему сравнения, нуль-орган, элемент И, триггер,ключ, формирон атель импульсов, источник опорного напряжения, источники входных сигналов, причем входпервого интегратора через ключ соединен с перньм источником нходногосигнала, а выход первого интеграторасоединен со входом нуль-органа, выход второго интегратора соединен спервым входом схемы сравнения, о тличающеес я тем, что, сцелью повиаения точности, устройство содержит дополнительный источникопорного напряжения, подключенныйко входу первого интегратора, второйвход схемы сравнения соединен совторым источником входного сигнала,а выход схемы сравнения соединен снулевым входом триггера, нулевой выход которого соединен с перньм входом элемента И и с управляющим входом второго интегратоРа, единичныйвыход триггера соединен с управляющим нходом ключа, выход нуль-органаподключен ко второму входу элементаИ, выход которого соединен с единичным входом триггера и с входом формирователя импульсов, вход второгоинтегратора соединен с основным источником опорного напряжения.Источники информации,принятые но ннимание при экспертизе1. Патент США Р 3383501,кл 235-195, опублик, 19682. Заявка Япония Р 49-21818,кл. 97(8) В 12, 1974, (прототип),б 8 б 035 тавитеяь Л. Снимщиковаред Н.Баблка Корректор В.Бутя актор Н иска аэ 5461/48 писноСССР д. 4 иал ППП Патентфф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 780 ЦЯИИПИ Государств по делам изобре 13035, Москва, Ж