Устройство для умножения одной функции на знак другой

) Авторыызобретеыыя ЖВ Фельдман.су Бай,овосиби рский научно-исследовательскионструкторский и технологический инс итэлектропри вода К,прюеВ%ио-,.утьсомплектногофффщым(7) Заявытель фУНКЦР е отноельнойительныспольэ Извой вы ретени числит ычи сл ыть и тся к аналогохнике, к аналоустройствам и но в счетностройствах автоания для умного вым может решающих приб матического ржения сигнала х и лир дной ункции на зна умножения й, содервключен еинвертиторой клю правляющиключей,другоключми неля, вюсуторо гоой ключой обрай входшиной сх мы че тройства зарименение в кактных элементов. другой.Известно устройстводной функции на знакжащее усилитель, первыный между инвертирующрующим входами усигитшину знака, соединеннми входами первого иВ этом устройстве вточен в цепь отрицательсвязи и неинвертирующтеля соеДинен с общейрез резистор 1 .Недостаток этого уключается в том, чточестве ключей бесконт А. Канеп, В.А. Конобеев и А.Н. Фомичев РОЙСТВО ДЛЯ УИНОЖЕНИ НА ЗНАК ДРУГОЙ(например, полевых транзисторов), чтзачастую требуется для получения приемлемой надежности и быстродействия,ведет к низкой точности умножения.Ключ на основе полевого транзистора(как наиболее простой по конструкциии в настройке) обладает проходнымсопротивлением в среднеи 0,5- 1 кОм.В связи с этим, чтобы получить точ-.ность умножения порядка 0,1-0,01необходимо увеличивать величинысопротивлений масштабных резисторов . до 1- 1 О ИОм, а эта мера в свою оче"редь снижает быстродействие устройства, т,е. динамическую точность ум"ножения . Это происходит, во-первых,из-эа наличия разного рода нежелательных емкостей на входах усилителяувеличивается время перезаряда этих 0 емкостей при смене знака умножения,Особенно заметно это сказывается,когда ключ подключенный к неинвер"тирующему входу операционного усили957237 3теля (ОУ) переходит из открытогосостояния в закрытое, тогда в результате воздействия запирающего импульса, подаваемого на затвор полевоготранзистора, на неинвертирующем входе ОУ имеют место накопления нежелательного заряда, приводящего к ошибке умножения на выходе устройства,стекание заряда затягивается по мереувеличения масштабного резистора, 1 Вподключенного к неинвертирующему входу ОУ. Во-вторых наличие емкости нанеинвертирующем входе ОУ приводит ксамовозбуждению усилителя, устранятькоторое приходится вводом корректирующих элементов, цто дополнительноприводит к снижению быстродействияустройства.Далее, получение приемлемой точности умножения становится все болеезатруднительным делом и, наконецстановится принципиально невозможнымпо мере роста выходного сопротивленияисточника входного сигнала.С ростом величины сопротивления дмасштабных резисторов возрастают шумы на выходе ОУ, что также ведет кухудшению точности умножения,Наиболее близким к изобретение потехнической сущности является устрой"ство умножения одной Функций на знакдругой, содержащее первый ключ и дифференциальный усилитель, выход которого является выходом устройства,инвертирующий вход является входомпервой Функции, а неинвертирующий3%вход через ключ подключен к шине нулевого потенциала, управляющий входпервого ключа является входом знакавторой функции, неинвертирующий вход40дифференциального усилителя черезмасштабный резистор подключен к инвертирующему входу 12.Недостатком известного устройстваявляется низкая точность умножения,так как величина смещения от входно 45го тока усилителя из-за изменения величин сопротивления в цепи неинвертирующего входа усилителя при размыка"нии и замыкании ключа становится переменной, Погрешность умножения такжевозникает иэ-за изменения потребляемых токов от источника сигнала умножаемой функции при переключенияхключа. В этом случае падание напряжения на выходном сопротивлении источника сигнала становится переменным,цто экви валентно изменению уровня сигнала задания первой функции. 4Применение в качестве ключа бесконтактного элемента также ведет к росту погрешности умножения, так как бесконтактный элемент обладает в замкнутом состоянии проходным сопротивлением, отличным от нуля, поэтому дополнительно возрастает рассогласование резисторов на входе операционного усилителя, Повышение же величины сопротивления резистора, включенного между инвертирующим и неинвертирующим входами усилителя, также нежелательно по крайней мере по двум причинам. Во-первых, возрастает погрешность умножения иэ-за входных токов усилителя, о чем говорилось выше. А, во-вто" рых, при размыкании ключа импульс переключения знаковой шины создает на неинвертирующем входе усилителя па" раэитный заряд время стекания которого увеличивается по мере роста величины сопротивления указанного резистора, отсюда ухудшение динамической точности умножения.Цель изобретения - повышение точности умножения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для умножения одной Функции на знак другой, содержащее первый ключ и дифференциальный усилитель, выход которого является выходом устройства, инвертирующий вход является входом первой функции, а неинвертирующий вход через первый ключ подключен к шине нулевого потенциала, при этом управляющий вход первого ключа является входом знака второй функции, введен второй ключ, управляющий вход которого подключен к управляющему входу первого ключа, инвертирующий вход дифференциального усилителя через второй ключ подключен к неинвертирующему входу дифференциаль" ного усилителя. На чертеже приведена принципиальная схема устройства для умноженияодной Функции на знак другой.Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, ключи 2 и 3, шинузнака являющуюся входом ч знака второй функции, вход 5 первой функции,Дифференциальный усилитель 1 содержитоперационный усилитель 6 и масштабные резисторы 7-9, имеющие значениясоответственно б 1, б 2, б 3,Устройство для умножения однойФункции на знак другой работает следующим образом,9572 где к 1,й 2,К 3 чины сопротиви масштасторов;чина сопзамкнуто ле ти влевел ния Де еинвча, изобретениячность умноенак другой,ри с шибк у во И споль зова ни яет повысить той функции о- од и рази тнвходаобеспе рмула изобретения ыходнТоч априм естве б а о 5При работе в режиме инвертирования ключ 2 разомкнут, ключ 3 замкнут, резистор 9 (В 3) имеет номинал, который в сумме с сопротивлением замкнутого ключа 3 равен величине сопротивйВ 2ления В = 2, поэтому обеспечива 2ется точное со гла сование сопроти влений, по входам операционного усили теля исключающее ошибку умножения на .10 выходе устройства (выходе усилителя). Заметим, что при отсутствии у опера, ционного усилителя входных токов сопротивление В 3 не влияет на точность умножения и может быть равно нулю, 1 Действие же сигнала со входа 5 устройства на неинвертирующий вход усилителя пренебрежимо мало из-за высокогоотношения величин сопротивлений (не менее 210) разомкнутого ключа 2 20 и замкнутого ключа 3.При работе устройства в режиме по" вторения ключ 2 замкнут, ключ 3 разомкнут. Благодаря этому схема обеспечивает строгую согласованность па раметров проходных сопротивлений в цепях входов операционного усилителя, Перемена знака (умножение на знак) происходит путем смены режима работы . с инвертирования на повторение и на" 30 оборот, Этот переход осуществляется подачей сигнала на шину ч.твие коммутационных помех на тирующем входе ОУ, возникающее не знака умножения, вызывая3 умножения, сводится к минимуремени, так как стекание паго заряда с неинвертирующего силителя за минимальное время4 чивается через замыкаемый тот й ключ с относительно малым м сопротивлением.ое умножение с применением, р, полевых транзисторов в каф ключеи достигается следующим о р э м.Проходное сопротивление транзисторов в разомкнутом состоянии обычно не менее 100 ИОм, а в замкнутом - не более 5 кОм, причем разброс сопротив- фф лений в этом последнем случае поддает" ся учету с точностью до 1 и менее кОм,Выполнение устройства вышеописанным образом позволяет повысить точность умножения вследствие того, что: 3 при умножении сигнала функции на какой"либо иэ двух знаков замкнутый ключ (даже с отличным от нуля проход" 37 6ным сопротивлением) на согласование масштабных резисторов ОУс номиналом порядка 10 кОм практически влияния не оказывает, потому как он всегда оказывается подключенным к достаточно высокоомной нагрузке, каковой является разомкнутый ключ и неинвертирующий вход усилителя. ставшее возможным со" гласование масштабных резисторов с номиналом, не превышающим 10 кОм, реша-ет проблему самовозбуждения усилите" ля, минимума шумов на его выходе; позволяет свести к минимуму время действия помех, возникающих при переключении ключей (смене знака умножения), так как стекание паразитного заряда с неинвертирующего входа уси" лителя тепеоь возможно через сопротивление того ключа, который оказывается замкнутым; когда источник сигнала умножаемой на знак функции имеет выходное сопротивление, отличное от нуля (обозначим его через В ), также несложно добиться получения высокой точности умножения, если соблюсти два условия,1 ист+ 2 Устроиство для умножения однои функции на знак другой, содержащее первый ключ и дифференциальный усили" тель, выход которого является выходом устройства, инвертирующий вход является входом первой функции, а неинвертирующий вход через первый ключ подключен к шине нулевого потенциала, при этом управляющий вход первого ключа является входом знака второй функции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности, в него введен второй ключ, управляющий вход которого подключен к управщему входу первого ключа, инвертищий вход дифференциального усили81. Авторское свидетельство СССР И 541179 кл. С 06 0 7/161, 1974.2. Авторское свидетельство СССР Н 428397, кл О 06 0 7/161, 1971 (прототип). 957237 Составитель Т. Сапуновактор С, Тараненко Техред И,Рейвес Корректор " Демч аказ 6601/ 731сударственногом изобретений иква, Ж, Раув ВНИИП по 113035 фФилиал ППП "Патен", г. Ужгород, ул. Проектная,7теля через второй ключ подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя.ИстОчники инФормации, принятые во внимание при экспертизе В Подписноеомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5