Аналоговое множительное устройство

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реснублик(22) Заявлено 291079 (21) 2835283/18-24 (51) М. Кл.с присоединением заявки Нов С 06 6 7/162 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) АНАЛОГОВО СТВО ЖИТЕЛЬНОЕ УС Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и автоматике и может. быть использовано в качестве блока умножения и аналоговых вычислительных машинах и в качестве датчика мощности, например в автоматической системе управления режимом резания токарных и фрезерных станков.Известны множительные устройства, выполненные на нелинейных элементах, имеющих квадратичную характеристику, реализующие суммарно-раэностный метод умножения, В качестве квадрато- ров часто используются варисторы и диодные квадраторы, построенные по методу кусочно-линейной аппроксимации (1) .Недостатками таких устройств яв-. ляются необходимость индивидуальнО- го подбора корректирующего сопротивления, низкие точность и перегрузочная способность. Кроме того, они не способны обеспечить гальваничес- кую развязку входных и выходных цепей.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аналоговое множительное устройство, выполненное на двух магнитных квадраторах, каждый из которых представ,ляет собой дроссель с сердечником,имеющим воздушный зазор. Устройствссодержит трансформатор напряжениявыходная обмотка котброго имеетсреднюю точку. В каждое плечо этойобмотки включен дроссель с корректирующим сопротивлением. За счет подбора материала сердечника, величиныкорректирующего сопротивления и величины воздушного зазора обеспечивается характеристика преобразованиядросселя (2).Однако у известного устройства15 .низкая точность умножения и узкий рабочий (динамический) диапазон,обусловленный тем, что подбором материала сердечника, величины воздушногозазора и корректирующего сопротив 20 ления в некотором диапазоне изменения входного напряжения может бытьполучена вольт-амперная характеристика дросселя, близкая к квадратичной, а именно характеристика вида1 =1 +Вчем,ср оКроме того, устройство не способно перемножать постоянные сигналыи сигналы сложной формы, что не позволяет использовать его, например, в30 аналоговых вычислительных машинах.Гальваническая развязка обеспечивается за счет введения развязывающих трансформаторов.Цель изобретения - повышение точности умножения и расширение функциональных возможностей устройства эа счет перемножения постоянных. сигналов и сигналов сложной формы при одновременном расширении динамического диапазона.поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два 10 магнитных квадратора, каждый иэ которых содержит сердечник, на котором размещены входные и выходная обмотки, два мостовых выпрямителя, нагрузочный резистор и шунтирующий конденсатор, 15 выходная обмотка первогс,магнитного квадратора включена в первую диагональ первого мостового выпрямителя, выходная обмотка второго магнитного квадратора включена в первую диагональ второго мостового выпрямителя, во вторые диагонали первого и второго мостовых выпрямителей включены параллельно соединенные нагруэочный резистор и шунтирующий конденсаторр введен генератор стробирующих импульсов, магнитные квадраторы дополнительно снабжены обмотками стРобирования, выходы генератора стробирующих импульсов подключены к обмоткам стробирования магнитных квадраторов.На фиг.1 представлена функциональная схема аналогового множительного устройства; на фиг.2 - сердечник магнитного квадратора, разрез.Устройство содержит два магнитных квадратора 1 и 2 с входными обмотками первого 3 и 4 и второго 5 и 6., Перемножаемых сигналов, генератор стробирующих импульсов 7, подключенный к обмоткам 8 и 9 стробирования, 40 два мостовых выпрямителя 10 и 11, выходные обмотки 12 и 13 магнитных квадраторов, нагрузочный резистор 14 и шунтирующий конденсатор 15.СеРдечники квадраторов выполнены из материала с прямоугольной петлей гистерезиса и имеют радиальные пазы, глубина которых изменяется от центра к периферии по линейному закону, Что обеспечивает квадратичную характеристику преобразования. Входные обмотки квадраторов для первого из перемножаемых сигналов включены последовательно-согласно, для второго - последовательно-встречно, а выходные обмотки квадраторов нагружены на мостовые выпрямители, между которыми включены параллельно соединенные нагрузочный резистор и шунтирующий конденсатор.Аналоговое множительное устройст" 60 во работает следующим образом.Так как входные обмотки 3 и 4 магнитных квадраторов включены согласно, а.входные обмотки 5 ивстречно, магнитные потоки, вызван- б 5 ные входными сигналами, в сердечнике магнитного квадратора 1 складываются, а в сердечнике магнитногоквадратора 2 вычитаются,Частота однополярных стробирующих импульсов выбирается не менеечем на порядок выше входных сигналов, а амплитуда не менее чем в двараза больше величины тока, необходимого для полного перемагничиваниясердечника магнитного квадратора,Если направление магнитного потока, вызванного алгебраической суммой входных сигналов, совпадает снаправлением магнитного потока,вызванного стробирующим импульсом,на выходе магнитного квадраторасигнал отсутствует, Если они совпадают по направлению, на выходемагнитного квадратора появляется напряжение, пропорциональное квадратуалгебраической суммы входных сигналов.Вольт-секундная площадь выходных импульсов магнитного квадратора пропорциональна изменению магнитного потока в сердечнике, который равенФ =2 ВРЯ,где Вр - индукция насыщения материала;Я - перемагничиваемая площадьпоперечного сечения сердечника.В общем случае площадь поперечного сечения, перемагничиваемая алгебраической суммой входных сигналов,изменяется следующим образом.Я: Г Ь(г) аг,ьнгде г - радиус перемагничиваемойчасти сердечника;Й(г) - функция изменения высотысердечника в зависимостиот радиуса перемагничивания;В- внутренний радиус сердечника.Так как сердечники магнитных квадраторов имеют радиальные пазы, магнитное сопротивление которых несравнимо велико по отношению к магнитному материалу сердечника, перемагничиваемая площадь поперечного сечения сердечника расчет с ростом радиуса по квадратичному законуг суисс- фгде с 6 - угол наклона паза к площадиоснования сердечника.Величина изменения магнитного потока в сердечнике при перемагничивании его стробирующим импульсом записываетсяьф =ВгР 1 сЫ1 2%Нсили 9. Нвгы, ГцЮЦ;. +Ц2 ЖНснамагничивающая сила алге раической суммы входных сигналов в момент приход 1-го импульса стробирования;Х - число витков входной обмо где Р; а Нс - козрцитивна ла сердечни 1,1 - соответс 2-ой входны Таким образом, вы=0 а второго; ВгХ Ха 1 сжБ -1 )2 ВНс где Х,ъ - число витков вы мотки магнитног тора. Выходные напряжения первого и второго магнитных квадраторов вычитаются на нагруэочном реэисторе,напряжение на котором пропорционально произведению действующих значений первого и второго входных сигналовЯ4 ВгХ ХЯФ.Ьых ВНсПредлагаемое устройство имеет более высокую точность умножения сигналов, способно перемножать сигналы сложной формы и одновременно обеспечивает гальваническую развязку входных и выходных цепей беэ использования развязывающих трансформаторов. Варьируя количество витков входной и выходной обмоток квадратора, можно обеспечить согласование аналогового множительного устройства с источником входных сигналов .формула изобретения Аналоговое множительное устройство, содержащее два магнитных квадратора, каждый из которых содержитсердечник, на котором размещены входные и выходная обмотки, два мостовыхвыпрямителя, нагрузочный резистор ишунтирующий конденсатор, выходнаяобмоткапервого магнитного квадратора включена в первую диагональ первого мостового выпрямителя, выход 15 ная обмотка второгомагнитного квадратора включена в первую диагональвторого мостового выпрямителя, вовторые диагонали первого и второгомостовых выпрямителей включены па 20 раллельно соединенные нагрузочныйрезистор и шунтирующий конденсатор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности умноженияи расширения функциональных воэможр 5 ностей устройства эа счет перемножения постоянных сигналов и сигналовсложной формы при одновременном расширении динамического диапазона,в него введен генератор стробирую.- щих импульсов, магнитные квадраторыдополнительно снабжены обмоткамистробирования,выходы генераторастробирующих импульсов подключенык обмоткам стробирования .магнитныхквадраторов.Источники информации,принятые во внимание при экспеРтизе1. Авторское свидетельство СССР9 251684, кл. С 01 В 21/06, 1967.2. Роэенблат А.М. Магнитные40 элементы автоматикии в,ислительнойтехники. М Науками, 1966, с.222Тираж 745осударственного комит ам изобретений и откр Москва, Ж, Раушска ПодписноеСССРйаб., д,4/5