Множительное устройство

)4 С 06 ГОСУДАРСПО ДЕЛ Я НИЕ ИЗОБРЕТ ЬСТВ ВИ ТОРСИ с(53 (56 В 1 хем .24 сполььных вышени ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(57) Изобретение относится ктельной технике и может бытьэовано в аналоговых вычислитемашинах. Цель изобретения - п точности работы устройства. Множительное устройство содержит блок умножения 1, блоки коррекции 2 и 3, каждый иэ которых имеет переключатель 4, сумматор 5, блоки масштабных коэффициентов 6 и 7 и кадратор 8, и блок управления 9. Блок управления содержит элементы памяти, ключи, дифференциальный усилитель, генератор импуль сов, распределитель импульсов, входной резистор. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в устройство блока управления, двух переключателей и двух квадраторов, а также новым связям между составными элементами. 2 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть нспольэовано в аналоговых вычислительныхмашинах.Целью изобретения является повыше 5ние точности работы устройства.На фиг.1 приведена схема множительного устройства; на фиг.2 " схемаблока управления.10Множительное устройство (фиг.1)содержит блок 1 умножения, блоки 2и 3 коррекции, каждый из которыхвключает в себя переключатель 4,сумматор 5, блоки 6 и 7 масштабныхкоэффициентов, квадратор 8 и блок 9управления.Блок 9 управления (фиг.2). содержит первый, второй и третий элементы10-12 памяти соответственно, первый,второй, третий и четвертый ключи 1316 соответственно, дифференциальныйусилитель 17, генератор 18 импульсов,распределитель 19 импульсов, входнойрезистор 20.25Работа множительного устройстваоснована на следующем.Выходной сигнал реального множительного устройства может бытьс достаточно высокой точностью представлен выражениемк=а+Ьх+су+йху+ех +Еу +8 х у+Ьху + 9+рхг У 2 (1)где х и у - значения перемножаемыханалоговых сигналов;а 9 Ь 9 с 9 Й 9 е 935К,8,Ь,р - коэффициенты.На практике достаточно простоисключить погрешности, обусловленные1-3 членами и отличием масштабногокоэффициента Й от 1. Перекрестные40связи между входами позволяют исключить 5 и 6 члены, однако погрешности,обусловленные 7-9 членами, при этомне исключаются. Это в большинствеслучаев не позволяет получить погрешность множительных устройств менее092-0943,Положим Е= (х+дх)(У+ду); (2)дх= +,х+ х , (3)(4) 50фгу У 9 (5)Ук= гк+ фгк+ Уак 9 (6)где Е - выходной сигнал перемножи"теля;Х 9 У - значения входных сигналов; 55х=Х-х,; у=1+у ,Лх 9 д у в погрешнос, приведенные квходам х и у; х 9 у - поправки, компенсирующие погрешности х и у;ф 9 9" 1 9- погрешности смещения, масштабирования и от нелинейности; 1929 1 99 9к; - поправки, компенсирующие соответствующие погрешности.Зададим у, =О, Х=О, тогда из (2) приА= 9- Д 99 (7) имеемЕ=О. (8)Пусть входной сигнал Х принимаетзначения ХБ=х и Х=-х, при у У, 9 аФ,к соответствует (7), тогда изменяяустановимл,Еф=О, (9)где Е и 2 - значенияЯпри Х=Х, иХ -Х, У=У из (9), с учетом (2)-(6)имеемщ,.(10) 1Учитывая, что выражение (2) симметрично для переменных Х и 79 можно подобно (7) и (10) записать условия, при которых исключается влияние погрешностейи уфг= 9 г Дф"г (11)гк "Уг (12)Условие, при котором 2 не зависит от значений ф, и ф ,.можно найти с учетом (7), (10) и (11), (12) следую" щим образом.Задают х=х 9 у=у 1 и, изменяя одно из значений р или оба сразу, уста" навливают2=х, У=Е (13) откуда находят с учетом (2)-(6),ь- рк+ р; гк+ др=О, (14)Значения д 9 дя; 9 д, в (7) 9 (10)-(14) много меньше значений ,К;9у, 9 поэтому ими можно пренебречь.Сопоставляя (1) и (2), найдема= В,(1- Х 4); (15)Ь= у,(1- р);р о оУстройство для осуществления описанного алгоритма работает следующим образом.В первом такте на выходе переклю-, чателей 4 блоков 2 и 3 коррекции ус-. танавливаются сигналы х=О и уп =у . Блок 9 управления изменяет смещение на четвертом входе сумматора 5 блока 2 до тех пор, пока выходной сигнал блока 1 умножения не станет равным, 14396нулю, прп этом выполняется соотношение (7), т.е. вводится поправкав сумматор 5 блока 2, Значение 1 за кпоминается в блоке 9.Во втором такте под действием сигнала блока 9 переключатели 4 блоков2 и 3 устанавливаются во второе положение, на выходах переключателей 4действуют сигналы соответственнох=х, и У=О.Блок 9 управления изменяет смещение 1на четвертом входе сумматора 5 блока 3 до тех пор, пока выходной сигнал 2 не станет равным нулю,при этом выполняется соотношение (11),значение смещения запоминается вблоке 9.В третьем такте переключатели 4блоков 2 и 3 под действием сигналас блока 9 устанавливаются в положение, при котором на входах перемножителя 1 действуют сигналы х=х, иуп =у,Блок 9 управления изменяет значения коэффициентов передачи блоков 6до момента, когда выполйяется соотношение (13)2 =.2,где 2 - третий опорный сигнал.При этом вводится поправка на значение масштабного коэффициента блока 1 умножения,Значение поправки к масштабномукоэффициенту блока 1 умножения запоминается в блоке 9.В четвертом такте на выходах переключателей 4 блоков 2 и 3 устанавливаются сигналы х =х и уп =у Величина х периодически принимает значения Х 1 или -ХБлок 9 управления, функции которого в частном случае может выполнятьоператор, изменяет коэффициент передачи блока 7 до тех пор, пока среднее за период значение 2 не станетравным нулю. При этом выполняется соотношение (10), т.е. вводится поправках в сумматор 5 блока 2,Подобным образом в пятом тактевводится поправка у У 2 в сумматор 5 50Кйблока 3, при этом соответственноустанавливаются сигналы на выходахпереключателей 4 х=х 1 и у-у . Величина у периодически принимаетзначения +у или -у . Достигнутые 55значения коэФФициентов передачи блоков 7 фиксируются да следующей коррекции. 284В шестом такте переключатели 4 подключают сигналы Х и У к входам сумматоров 5 и на выходе блока 1 с учетом введенных поправок реализуется соотношение 2=-Х У.Процесс коррекции периодически повторяется, поэтому изменение параметров блока 1 умножения во времени или от температуры автоматически ком" пенсируетсяЗатраты времени на коррекцию мно" го меньше (в 100-1000 раз) по сравнению с интервалам между коррекциями. Влияние коэффициентовина порядок меньше, чем влияние ; илипоэтому коррекцию погрешностей1у, и у достаточно осуществлять один раз вручную, например, перед началом э кс плуа та ции.Автоматически повторяются только первый, второй, третий и шестой такты.Введение автоматической коррекции позволяет снизить погрешности от времени и старения, делает возможным выделение и компенсацию погрешностей от нелинейностей третьего порядка.Одной из наиболее целесообразных областей применения устройства являются многоканальные измерительные системы, При этом затраты времени на коррекцию могут соответствовать затратам времени на перемножение сигналов по одному из каналов.Принцип действия блока управления (фиг.2) следующий. Управление ключами 13-16 и переключателями 4 блоков 2-3 осуществляется сигналами от распределителя 19 импульсов, тактируемого генератором 18, В первом такте открыт ключ 13, а остальные ключи блока 9 закрыты. Сигнал смещения 1 с выхода элемента 10 памяти, работающего в режиме записи, поступает на четвертый вход сумматора 5 блока 2, выходной сигнал 2 блока 1 поступает на первый вход усилителя 17. Так как блоки 5,1,17,13 и 10 образуют следящую систему с отрицательной обратной связью, обрабатываю. щую сигнал на втором входе усилителя 17, то в установившемся режиме получим сигнал 2=0. После окончания первого такта ключ 13 закрывается и элемент 1 О памяти переходит в режим хранения, при катаром сигнал о(, на выходе элемента 1 О памяти практически не меняется.5 14396Аналогичным образом производится отработка сигнала . действующего на выходе элемента 11,памяти, при этом на время отработки закрыты все ключи, кроме ключа 1 ч. После оконча 5 ния такта ключ 14 закрывается и элемент 11 памяти переходит в режим хранения. Отработка управляющего сигнала для блоков 6 производится следующим образом. Блоки 6,5, 1, 17, 15 и 12 образуют следящую систему, отрабатывающую отклонение сигнала Е с выхода перемножителя от опорного значения Е , которое поступает на второй вход дифференпиального усилителя 17 через ключ 16. Все ключи, кроме ключей 15 и 16, при этом закрыты, В установившемся режиме сигнал на выходе элемента 12 памяти имеет величину, при которой коэффициент передачи множительного устройства равен номинальному значению. После окончания такта значение управляющего сигнала запоминается в элементе 12 памяти.Требования к точности задания корректирующих сигналов не велики, учитывая, что компенсируются малые сигналы-погрешности порядка 0,2"1,07,. Коэффициент петлевого усиления следящей системы может быть порядка 10- 100, что позволяет реализовать блок 9 достаточно просто.Формула изобретенияМножительное устройство, содержащее блок умножения, выход которого является выходом устройства, и первый40 и второй блоки коррекции, каждый из которых содержит два блока масштабных коэффициентов и сумматор, первый и второй входы которого подключены к выходам соответствующих блоковмасштабных коэффициентов, а выход45 подключен к одному из входов блока умножения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок управления, вы 28 Ьполненный в виде первого, второ ои третьего элементов памяти, первого,второго, третьего и четвертого ключей, дифференциального усилителя,между первым входом которого и шинойнулевого потенциала включен входной резистор, генератора импульсови распределителя импульсов, вход которого соединен с выходом генератораимпульсов, а первый, второй и тре"тий выходы подключены к управляющимвходам соответствующих ключей, которые включены между выходом дифференциального усилителя и входами соответствующих элементов памяти, четвер"тый ключ блока управления включенмежду первым входом дифференциального усилителя и входом задания опорного сигнала, а его управляющий входсоединен с третьим выходом распределителя импульсов, а первый и второйблоки коррекции дополнительно содер"жат квадратор и переключатель, четыре информационных входа каждого изкоторых соединены соответственно сшиной нулевого потенциала, с однимиэ входов устройства и с двумя входа"ми задания опорных сигналов, управляющие входы переключателей подключены соответственно к четвертому ипятому выходам распределителя импуль.сов блока управления, а выходы - ктретьим входам соответствующих сумматоров и к информационным входам первых блоков масштабных коэффициентов,подключенных управляющими входамивыбора коэффициента к выходу третьего элемента памяти блока управления,четвертые входы сумматоров первогои второго блоков коррекции соединеныс выходами соответственно первого ивторого элементов памяти блока управления, второй вход дифференциального .усилителя которого подключен к выходу блока умножения устройства, квадраторы в каждом из блоков коррекциивключены между выходом переключателяи информационным входом второго блокамасштабных коэффициентов.1439628 Со с тави тель А. Ма слр Л.Гратилло Техред М,Ходанич Корректор М.Васильева Заказ 6080/50 ираж 70 Подписноеитета СССР ВНИИ 11 И Государственного по делам изобретений13035, Москва, Ж, Рауш и открытии кая наб., д, 4/5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор л. Проектная, 4