Множительное устройство

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(6 ) Дополнительное к авт. с вид-ву 2)Заявлено 09.07. 80 (21присоединением заявки95 тт Отт 7/18-2 5 )М. Кл Гееудврстванный кемнте СССР3) Приоритет Опубликов делам нзвбретеннй н втхрытнй бюллетень17Дата опубликования описания 07.05.8(71) Заявител ена Ленина институт(54) МНОЖИ)ЕЛЬНОЕ У СТВО дет иметь видчастотных и ттей) Ц + КВБг + ЦА + г г 6% (1 Й, (1)где К,Касс - коэффициенты,определяющие величину погрешности.Наиболее близким к предлагаемомуявляется множительное устройствона основе умножителя АД 532 с перекрестной связью ВхОдОВ которое содержит блок умножения с переменнойкрутизной, выход которого являетсявыходом устройства. Такой метод ком-.пенсации погрешностей позволяет свести к нулю коэффициенты Кз и К вформуле (1) 23 .Недостатком этого множительногоустройства является то, что полнаякомпенсация квадратичной составляющей погрешности умножения не достигИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть применено в составе серийно выпускаемых аналоговых и гибрид-ных машин, третьего поколения, вмоделирующих комплексах, в измерительных приборах и устройствах, вавтоматизированных системах управления, в радиовещании и звукозаписи.Известны множительные устройствас переменной крутизной типа 525 ПС 2,которые производят аналоговое умножение двух сигналов (11.К недостаткам этих устройств следует отнести их сравнительно высокую погрешность умножения.,Погрешность умножения (в смысле нелинейности ) выражается в том, чтоесли на входы множительного устрой" ства с переменной крутизной подать напряжения Ь и Цг и произвести умножение с масштабным коэффициентом И, то выходное напряжение (1 щ буез учета фазовых,ературных погрешнос 3 92 нута (К и Кб не равны нулю), а кубическая составляющая погрешности вообще не скомпенсирована, Суммарная погрешность может достигать при этом 14 при входных сигналах, изменякщихся в диапазоне +. 10 В и масштабном коэффициенте, равном О, 1.Цель изобретения - уменьшение квадратичной и кубической составляющих погрешности умножения, а следовательно, повышение точности выполнения этой операции.Поставленная цель достигается тем, что в известное множительное устройство, содержащее блок умножения с переменной крутизной, выход которого является выходом устройства, два квадратичных. преобразователя, два кубических преобразователя и два сумматора, первые входы сумматоров и входы первого квадратичного и первого кубического преобразователей объединены и являются первым входом устройства, выход первого квадратичного преобразователя подключен ко второму входу первого сумматора, выход первого кубического преобразователя подключен к третьему входу первого сумматора, выход второго квадратичного преобразователя подключен к второму входу второго сумматора, выход второго кубического преобразователя подключен к третьему входу второго сумматора, четвертые входы первого и второго сумматоров и входы второго квадратичного и второго кубического преобразователей объединены и являются вторым входом устройства, выходы первого и второго сумматоров соответ ственно подключены к первому и второму входам блока умножения с пере,менной крутизной. Выполнение множительного устройства на основе блока умножения с переменной крутизной в совокупности с цепями компенсации погрешностей, выполненными на четырех преоб-. разователях и двух сумматорах, производящих сложение компенсирующих сигналов с входными сигналами (с соответствующими коэффициентами или "весами" ), позволяет значительно уменьшить погрешность умножения и тем самым повысить его точность.Предлагаемая схема компенсации позволяет снизить погрешность умножения,66734Сигналы, поступающие на входы основного умножителя, имеют видИ 1 = аоИ, а+а 2 И 2 фазИ, (2)Иа. = ацИФ а 5 ИфаИ+ арИ 2 (3)где ао, а ( 1; а, а 2, аз аы, а,а1 - весовые коэффициенты сумматоров.Выполнив умножение (масштабныйокоэффициент для удобства примем равным 1), приведя подобные члены и отбросив члены, содержащие коэффициенты четвертого порядка малости, получим соотношение152И, ИИ 2 - ааИИ 2+ а,а И+Е гь+ а а 4 ИЦ, + а а,СИ 1. (4)Произведем замену коэффициентов,тогдаг г.И 3 ы = ЬИИ 2 + Ь И+ Ь Ив +Ф ЬИИ ЬИ И 1 + ЬИ И 2+НИЩ,где Ь 1 = аоа, Ь 2 = аоав; Ьз = а 2 а,Ь 4 = а,а, Ь 5-= аба 5; Ь = аа,о Ь - а,аИз сравнения выражений (1) и (5)видно, что в последнем присутствуютвсе компоненты выражения (1) (приМ = 1), кроме КИ 1 и КИ 2, которыеЗ 5 обычно сводят к нулю путем внешнейподстройки либо лазерной подгонкойрезисторов на кристалле интегрального умножителя в процессе производства 2140Умножив коэффициенты Ь Ьна, -1 и сложив (1) с (Я, получим2 Щь,= (1 + Ь)Ц,И + КИ ++ (Кз ЬБ) Ц Ив+(К 4-ЬР)020. (6)Нз анализа выражения (6) следует,цто при равенстве К 4 и К 2 нулю (т.е,5 О предварительно сбалансированном основном умножителе), Ь = 1, Кз = Ьа,Ьз, К 5 = Ьн, Кб = Ь 5 КР = ЬбК = Ъу, т.е. при соответствующемвыборе весовых коэффициентов аоа, выражение (6) приобретает формуточного умножения Щд = ИИ 2,Таким образом, в данном устройст.".:в введение во входные сигналы основ926673 10 20 25 30 Формула изобретения 35 о45 5ного блока. умнонения с переменной крутизной специальным образом обработанных входных сигналов позволяет практически полностью скомпенсировать квадратичную и кубическую составляющие погрешности в выходном сигнале множительного устройства.На чертеже приведена блок-схема множительного устройства.Множительное устройство содержит блок 1 умножения с переменной кру,тизной, два квадратичных преобразователя 2 и 3, два кубических преобразователя 4 и 5, два сумматора 6 и 7, имеет два входа 8. и 9, выход 1 О. 5 Первый из перемножаемых сигналовпоступает на вход 8 и далее на первые входы сумматоров 6 и 7, а также на входы первого квадратичного 2и первого кубического 4 преобразователей, которые производят операцию возведения в квадрат и в кубсоответственно, С выходов первогоквадратичного 2 и первого кубического 4 преобразователей сигналы поступают на второй и третий входыпервого сумматора 6 соответственно.Второй входной сигнал поступает навход 9 и далее на четвертые входысумматоров 6 и 7 соответственно,а также на входы второго квадратичного преобразователя 3 и второго кубического преобразователя 5; выходыкоторых подключены соответственно квторому и третьему входам второго сумматора 7.Сумматоры 6 и 7 производят сложение поступающих на них сигналое свесовыми коэффициентами ао, , а,согласно выражениям (2) и (3) на их4 1выходах получаются сигналы Ц и Б,которые затем поступают на входы . блока 1 умножения.Блок 1 умножения производит перемножение сформированных сигналов ивносит. при этом собственные погрешности согласно выражению (1) . 8 приведенном выше анализе выражения (6 ) показано, что с помощью соответствующего выбора весовых коэффициентовсумматоров (а а) и их знаков можно скомпенсировать квадратичные и кубические составляющие погрешности, возникающие в блоке умножения с переменной крутизной, причем компен 55 сация (слонение) происходит в самом блоке умножения за счет специальнымобразом сформированных (при помощипреобраэователей 1 входных сигналов. 6Предлагаемое множительное устройство позволяет за счет уменьшения квадратичной и кубической составляющих погрешности значительно снизить суммарную погрешность умножения,Экспериментально доказано, что суммарную погрешность (в смысле нелинейности) удается снизить на 1-2 порядка по сравнению с прототипом и тем самым значительно увеличить точность умножения. Следует отметить, что усложнение схемы множительного устройства в случае его выполнения по интегральной технологии незначительно, так как дополнительные функциональные преобразователи могут быть грубыми устройствами, а сумматоры можно использовать простейшие, например на резисторах либо на операционных усилителях, так как требования к точности преобразователей достаточно низкие (погрешность до 10), то их схемные решения могут быть весьма разнообразными (интегральные умножители, преобразователи с кусочной аппроксимациеи и т,д,) . Множительное устройство, содер" жащее блок умножения с переменной крутизной, выход которого является выходом устройства, .о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности умножения путем уменьшения квадратичной и кубической составляющих погрешности, в него введены два квадратичных преобразователя, два кубических преобразователя и два сумматора, первые. входы сумматоров и входы первого квадратичного и первого кубического преобразовате" лей объединены и являются первым входом устройства, выход первого квадратичного преобразователяподключен к второму входу первого сумматора, выход первого кубического преобразователя подключен к третьему входу первого сумматора, выход второго квадратичного преобразователя подключен к второму входу второго сумматора, выход второго кубического преобразователя подключен к третьему входу второго сумматора, четвертые входы первого и второго сумматоров и входы второго квадСоставитель Т,СапуноваРедактор С,Тараненко Техред А. Бабинец Корректор А,Грицен 12 Тираж 732 8 НИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 13035, Москва, К, Раушск аказ 29 Подписноемитета СССРоткрытийя наб д. 4/5 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,7 926 ратичного и второго кубического преобразователей объединены и являются втррым входом устройства, выходы первого и второго сумматоров соответственно подключены к первому и второму входам блока умножения с переменной крутизной,63 8Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Паспорт на интегральную микросхему 525 ПС 2.5 2. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д.йейнголда, М "Мир",1977, гл. 3.2 (прототип).