Перемножающее устройство

СОЦИАЛИСТ РЕСПУБЛИН 19) Ш 11 4 С 06 С 7/ ИТЕТРЬ 1 ТИЯ ПИ й АВТОРСК институ аше во СССР 1985. СССР 19839 вей 4 ь ОСУДАРСТБЕННЫИ НОМО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРИ ГННТ СССР(57) Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствами может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Цельюизобретения является повышение точности и расширение Функциональных .возможностей за счет обеспечения инверсии знака выходного сигнала и сложения с дополнительным сигналом-слагаемым. Перемножающее устройствосодержит с первого по двенадцатый масштабные резисторы 1- 12, первыйоперационный усилитель 13, первый,второй и третий резисторы 14-16 смещения, источник напряжения 17, источник напряжений смещения 18, балансифровочный потенциометр 19, терморезистор 20, с первого по четвертый усилительные транзисторы 2 1-24, первыйи второй резисторы нагрузки 25 и 26,второй н третий операционные усилители 27 и 28, шину нулевого потенциала 29, входы 30 и 31 первого ивторого сигналов-сомножителей, выход32, первый и второй ограничительныедиоды 33 и 34, с первого по шестойтокоограничительные резисторы 35-40,вход 41 сигнала-слагаемого, подстроечный потенциометр 42, двухполюсныйпереключатель 43, однополюсный переключатель 44, Работа устройства основана на использовании при перемножении метода переменной крутизныдифференциальной пары согласованпыхусилительных транзисторов. 1 ил.Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения инверсии знака выходного сигнала и сложения с дополнительным сиг налом-слагаемым.На чертеже изображена функциональная схема перемножающего устройства.На чертеже обозначены с первого по двенадцатый масштабные резисторы 1-12,15 первый операционный усилитель 13, первый, второй и третий резисторы 14-16 смещения, источник 17 напряжения, источник 18 напряжений смещения, . балансировочный потенциометр 19, тер морезистор 20, с первого по четвертый усилительные транзисторы 21-24, пер вый и второй резисторы 25 и 26 нагрузки, второй и третий операционные усилители 27 и 28, шина 29 нулевого 25 потенциала, входы 30 и 31 первого и второго сигналов-сомножителей выход 32, первый и второй ограничительные диоды 33 и 34, с первого по шестой токоограничительные резисторы 35-40, вход 41 сигнала-слагаемого, подстроечный потенциометр 42, двухполюсныи переключатель 43, однополюс-.ный переключатель 44.Перемножающее .устройство работает ,следующим образом.35Сигналом, подаваемым на вход 31 второго сигнала-сомножителя, изменяЮтся внутреннее сопротивление одного з пары первого и второго усилительНых транзисторов 21 и 22. Поэтому ток, поступающий в их эмитттерные цейи от преобразователя напряжение - ток, образованного первым операционным усилителем 13 совместно с мас фитабными резисторами 1-5, при подаче На вход 30 первого сигнала-сомножителя напряжения перераспределяется Между первым и вторым усилительными гранзисторами 21 и 22, а возникающий Между их коллекторами дифференциальНый сигнал усиливается вторым операционным усилителем 27 Так как коэф" ициент усиления дифференциального Каскада, образованного первым и вто рым усилительными транзисторами 21 Й 22, зависит от величины выходного гока преобразователя напряжение - Гок, задаваемого положительным напряжением на входе 30, то сигнал на выходе второго операционного усилителя 27 оказывается пропорциональным произведению сигналов на входах 30 и 31."Ф+ 2 - 1 г%,4 М.ГДЕ ,Б 8 хг - НОРМИРОВаННЫЕвеличины,кпричем 11где 1, - ток коллектора при отсутствии сигнала,1 - полное приращение тока коллектора,БгИШвхггде пх - поправочный коэффициент,ц - тепловой потенциал,коэффициент передачи делителя, образованного вторымрезистором 15 смещения,третьим токоограничительнымрезистором 37 и терморезистором 20,0 иц - напряжения на входах 30 и31, причем напряжение навходе 30 положительное.Составляющая 2 В -- в выраже 0 8 ХЙ2нии (1) характеризует "пролезание" сигнала с второго входа 31 на выход 32.Аналогично работает дифференциальный каскад, образованный третьим и четвертым усилительными транзисторами 23 и 24 совместно с вторым опе; рационным усилителем 27, с той разницей, что преобразователь напряжение - ток, образованный третьим операционным усилителем 28 совместно с масштабными .резисторами 8-12 выполнен так, что вырабатывает рабочий ок при отрицательной полярности игнала на первом входе 30, а базы и коллекторы усилительных транзисторов каскада включены в схеме так, что сигнал, поступающий на базы второго и четвертого усилительных транзисторов 22, 24 с входа 31, вызывает на выходе второго операционно-, го усилителя 27 сигнал, полярность1465896 которого противоположна полярности сигнала, получаемого при рабочем токе дифференциального каскада, образованного первым и вторым усилительными транзисторами 21, 22, опреде 5 ляемый выражением (при отрицательном напряжении на входе 30)(2) Так как первый и второй ограничительные диоды 33 и 34 устраняют нежелательное влияние положительного выходного напряжения на выходах третьего и первого операционных усилителей 28 и 27 на работу идентичных дифференциальных каскадов, осуществляемую в соответствии с выражениями (1), (2) только при одном направлении тока (рабочем), то на выходе второго операционного усилителя 27 фор мируется суммарный сигнал+)вкги =К г =К 1 гь в -я ки 1),(3)Вых А ъ 2 гььк( г - ь 1) У) г 40 Перемножающее устройство, содер жащее первый операционный усилитель,инвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является входом сигнала-сомножителя устройства, между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя включен второй масштабный резистор, неинвертнрующий вход первого операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, внход первого операционного усилителя подключен к первому выводу четвертого масштабного резистора, второй выводЗаданная линейность характеристики обеспечивается подбором величин сопротивлений второго резистора 15 смещения, третьего токоограничивающего .резистора 37 и терморезистора 20Подбор отношений величин второго, третьего, четвертого и шестого токо- ограничительных резисторов 36 37, 38, 30 (Кг, К, К, В ) позволяет выпол-нять умножение на алгебраическую сумму сигналов, т,е, обеспечивается введение сигналов обратных связей (это.важно при реализации замкнутых автоматических устройств) согласно выражениям:М.(при Кг =В =ос, В =В, где В - с учетом термосопротивления 20),Пвых КП (Пг По)при В В, ВВ сКроме того, так как введены одновременно второй и шестой токоограничительные резисторы 36 и 40, влияющие на выходной сигнал только соответственно при П0 и Б0 и четвертый токоограничительный резистор 38, влияющий на выходное напряжение независимо от знака сигнала на первом входе 30, то возможно введениеобратных связей с глубиной и знаком,установленными в зависимости от знака сигнала на первом входе 30 согласно выражению, т.е,К) (Уг+У, ) при Б ) 0(2 К =К Вг= ),Двухполюсный переключатель 43позволяет без снижения точности перемножения инвертировать выходной сигнал, т.е. осуществить умножениена -1)вью - КП Йг+П ) (")Однополюсный переключатель 44 позволяет вводить сигналы обратной связи не только зависящие от первого сигнала-сомножителя, но и дополнительный сигнал-слагаемое; Компенсация погрешности - смещение по входу 30 (систематическая погрешность) осуществляется с помощью подстроечного потенциометра 42, величина которого выбирается из условия сопротивление одиннадцатого масштабного резистора сопротивление подстроечногопотенциометра 42минимальный и максимальный коэффициенты передачи эмиттерного тока для данного типа согласованных пар усилительных транзисторов. Формула изобретениямо щения,первый вого п которого соединен с первым выводом пятого масштабного резистора, второй врВод которого подключен к неинвертрующему входу первого операционно 5 гО усилителя, первый, второй, третй и четвертый усилительные транзис" т ры, эмиттеры первого и второго у илительных транзисторов подключены к аноду первого ограничительного д ода и к второму выводу четвертого м сштабного резистора коллекторы и рвого и второго усилительных транэ сторов соответственно через перв й и второй резисторы нагрузки соед нены с выходом источника напряжен я, база первого усилительного транз стора соединена с первыми выводами ервого резистора смещения, первоговторого токоограничительных резист ров, база второго усилительного транзистора соединена с первыми выводами второго резистора смещения,етьего и четвертого токоэграничитрлвных резисторов и с павой четвертого усилительного транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттем третьего усилительного транзисора, база которого подключена к ервым выводам пятого и шестого ток ограничительных резисторсв и третьег резистора смещения, второй вывод к торого соединен с вторыми выводами и рвого и второго резисторов смещен я и с шиной нулевого потенциала, в орые выводы первого и пятого токо о раничительных резисторсв подключенн 1 соответственно к первому и вторсм подвижным контактам балансировочного потенциаометра, второй вывод третьего токоограничительного резис тора соединен с первым выводом тер резистора, второй вывод которого является входом второго сигнала сомножителя устройства, вторые выводы вгорогор четвертого и шестого токо ограничительных резисторов соединены между собой и являются входом сигнала-слагаемого устройства, второй операционный усилитель, между инвер" тйрующим входом и выходом которого 50 включен шестой масштабный резистор, первый вывод седьмого масштабного резистора подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, источник напряжений смек выходам которого подключены и второй выводы балансировочотенциометра, общий выходисточника напряжений смещения подключен к шине нулевого потенциала,третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен спервым выводом восьмого масштабногорезистора, второй вывод которогосоединен с шиной нулевого потенциала,между инвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителявключен девятьпй масштабный резистор,неинвертирующий вход третьего операционного усилителя через десятыймасштабный резистор соединен с вторым выводом первого масштабного реет зистора, выход третьего операционного усилителя поцключен к первому выводу одиннадцатого масштабного резистора, первый вывод цвенадцатого масштабного резистора соединен с неннвертирующим входом третьего операционного усилителя, катод первого ограничительного диода соединен с шиной нулевого потенциала и с катоораичиельного диода, анод которого поцключен к эмиттеру третьего усилительного транзистора 1р о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения Функциональных возможностей за счет обеспечения инверсии знака выходного сигнала и сложения с дополнительным сигналом-слагаемымрнего введены подстроечный потенциометр, однополюсный и двухполюсный переключатели, причем коллектор первого усилительного транзистора соединен с коллектором ч вертого усилительного транзистора и с первым и . четвертым контактами двухполюсного перекгпочателя, коллектор второго усилительного транзистора подключен к коллектору третьего усилительного гранзистора и к второму и третьему кочтактам двухполюсного перекгпочатег,я, первый и второй переключающие контакты которого соединены соответственно с. инвертирующим и неинвертирующим входами второго операционного усилителя второй вывод седьмого масштабного резистсра подкгпочен к переключающему контакту однополюсного переключателя первый контакт которого соединен с шиной нулевого потенциала, а второй контакт подкгпочен к второму выводу второго токоограничительного резисторар к эмиттеру третьего усиг 1 ительного транзистора подключен подвижный контакт подстроечного потенСоставитель О.Отраднов Техред А.Кравчук Корректор О,Кравцова Редактор М.Келемеш Тираж 667 Заказ 948/50 Подписное ВНИИБИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 7 1465896 8циометра, первый и второй выводы.ко" соответственно одиннадцатого и дветорого соединены с вторыми выводами надцатого масштабных резисторов.