Множительно-делительное устройство

16. аявки,йе с присоединен (23) Приоритет осударстеенный комитетСоаета Министроа СССРпо делам иэооретенийн открытий(53) УД 3) Опубликовано 0506.78.Бюллетень Рй 21 5) Дата опубликования описания 110578 1.335 88.8) 72),Автор Ю,И.Пучков обретения(71) Заявитель оленский филиал Московского ордена Лени энергетического института4) МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ. УСТРОИСТ ется пере ла п тройства являтвие,опредеИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может. найти применение в информационно-измерительных преобразователях.Известны множительно-делительные 5 устройстваОдно из известных устройств содержит генератор тактовых импульсов, два генератора экспоненциальных напряжений, схему сравнения и знакоменяющий комму О татор 11 .Недостатком этого устройства является ограниченное число сомножителей и невозможность изменения показателя степени у сомножителей.Другое известное устройство предназначено для перемножения и деления. переменных, представленных мгновенными значениями напряжений постоянного тока 12, При перемножении переменных фт одна из переменных преобразуется в длительность временного интервала,воздействующую на ключевую схему, а вторая переменная-в частоту следования импульсов. Выходная переменная образу ется в форме показаний счетчика.Недостатком этого устройства являограниченное быстродействие примножении или делении большого чичеременных. Наиболее близким техническим решением к изобретению является множитель- но-делительное устройство, содержащее генератор экспоненциального напряжения, выход которого соединен с первым входом выходного блока сравнения и первыми входами входных блоков сравнения делимого и делителя, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих источников входных сигналов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управпяющим входом генератора экспоненциального напряжения, с третьими входами всех входных блоков сравнения и со вторым входом выходного блока сравнения, источники положительного и отрицательного посто" янного напряжения, соединенные соответственно с четвертыми входами входных блоков сравнения делимого и делителя, причем третий вход выходного блока срав нения подключен к источнику отрицатель" ного постоянного напряжения, выходы входных и выходного блоков сравнения подключены к соответствующим входам разистивно-емкостного блока сравнения,выход которого соединен со входом усили" теля рассогласования 31 .Недостатком такого усю ется его малое быстродейсляемое инерционностью резистивной схемы сравнения и усилителя рассогласования.Целью изобретения является повышение быстродействия множительно-дели 5тельного устройства при сохранении высокой точности вычислений.Поставленная цель достигается тем,что в предложенное множительно-делительное устройство введены преобразова-,тели длительности импульсов в напряжение делимого и делителя, первые входыкоторых соединены с выходом соответствующего входного блока сравнения,вторые входы-с выходом генератора тактовых импульсов, а третьи входы - со 15ответственно с источниками положительного и отрицательного постоянных напряжений, первый сумматор, входы которого соединены.с выходами всех преобразователей длительности импульса внапряжение, преобразователь напряженияв длительность импульса, первый входкоторого подключен к выходу первогосумматора, а второй вход - к выходугенератора тактовых импульсов, запоми нающий блок, вход которого через введенный ключ соединен с выходом генератора экспоненциального напряжения,причем управляющий вход ключа связан свыходом преобразователя напряжения вдлительность импульса, второй сумматор, один вход которого соединен с выходом запоминающего блока, а другойвход - с выходом усилителя рассогласования. Выход второго сумматора, являю щийся выходом. устройства, соединен счетвертым входом выходного блока сравнения.На чертеже представлена принципиальная схема множительно-делительного 40устройства,Устройство содержит генератор экспоненциального напряжения 1, выход которого соединен с первым входом вых 9 дного блока сравнения 2 и первыми входами входных блоков сравнения делимого 3 и делителя 4, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих источников входных сигналов 5, Выход генератора тактовых импульсов б,соединен с управляющим входом генератора 1, с третьими входами всех блоков сравнения 3,4 и со вторым входомблока сравнения 2. Источники положительного 7 и отрицательного 8 постоя 5ных напряжений соединены соответственно с четвертыми входами блоков сравнения 3 и 4. Третий вход блока сравнения2 подключен к источнику 8, Выходы блоков сравнения 3, 4 и 2 подключены ксоответствующим входам резистивно-емкостного блока сравнения 9, выход которого соединен со входом усилителя рассогласования 10. Первые входы преобразователей длительности импульса внапряжение делимого 11 и делителя 12 65 соединены с выходом соответствующегоблока сравнения 3, 4 вторые входы - свыходом генератора 6, а третьи входыс источниками 7 и 8. Входы первого сумматора 13 соединены с выходами всехпреобразователей длительности импульса в напряжение 11, 12. Первый входпреобразователя напряжения в длительность импульса 14 подключен к выходупервого сумматора 13, а второй входк выходу генератора б. Вход запоминающего блока 15 через ключ 16 соединен с,выходом генератора 1, причем управляющий вход ключа 16 связан с выходомпреобразователя 14. Один вход второгосумматора 17 соединен с выходом запоминающего блока 15, а другой вход - свыходом усилителя рассогласования 10.Выход сумматора 17, являющийся выходомустройства, соединен с четвертым входом блока сравнения 2.Устройство работает следующим образом,Устройство предназначено для реализации зависимости.и Р)1 к 1 1где П - знак произведения;ПД - входные напряжения, выполняющие роль сомножителей делителя и де" лимогоЬ,С - степени сомножителей;К - коэффициент преобразования.Положим, что имеются только два входных напряжения В и Цк , следовательно, выходное напряжение устройства в этом случае должно иметь видЬ О,"зык =" - Ф О,Выходное напряжение генератора 1 4/гэо Егде П - начальное напряжение экспоненты;постоянная времени,подается на первые входы блоков сравнения 3, 4 и 2.На вторые входы этих блоков подаются сравниваемые напряжения - выходное и напряжение сомножителей от соответствующих источников входных сигналов 5. Выходной сигнал всех блоков сравнения 2, 3, 4 представляет собой прямоугольный импульс,амплитуда которого определяется величиной напряжения ис точников 7 и 8,а длительность - вели610128 чиной сравниваемого напряжения соответственно.оо 1)оЬ - ,-"гЕ - + - Д - С 4Ца " Ци ы Цвыл5 Эти импульсы поступают на входы блока сравнения 9, выходное напряжение йЗ которого усиливается усилителем рассогласования 10 и поступает 10 на вход сумматора 17.При большом коэффициенте усиления усилителя рассогласования 10 можно считать ЬЗ0 7 и для средних токов получаем 15 выхЙЕ, Е 1, ИГйа тМи т Юогде где Т - период частоты генератора 6. 20С учетом выражения (4) из выражения (5) после преобразования получим Р "а"а "и.1ан "и Кий25Напряжение Ц, поступает на входсумматора 17, и его выходное напряжение будет цЬЪЫХ К с 7Пи где о о7 Ьо (а и)и4передачи эти выражениясовпадают, причем поскольку преобразование осуществляется на беэынерционйых элементах, выходное напряжение У появляется эа время, меньшее, чем, ЗТ. Такую настройку схемы, когда выйолняются условия (14), назовем начальной. При начальной настройке схемы, очевидно, что ЬЮвО. Следовательно, выполнив условия (14), можно получить выходное напряжение устройства, даже исключив из его состава инерционные элементы, а именно 7 блок сравнения 9 и усилитель рассог" ласования 10,. А так как дополнительные элементы схемы безынерционны,это приводит практически к мгновенной (за время меньшее, чем ЗТ) отработке скач ка напряжения любого из сомножителей или группы сомножителей.Однако точное выполнение условий (14) вызывает ряд трудностей, особен 55 т и Ки соответ где К чи по ра 13пр вател образуется 14 с коэф преобразопередачи К(4.60 помощ иенто В короВ устройстве импульсы с выходовблоков сравнения 3,4 поступают нетолько на входы блока сравнения 9, но.,и на входы преобразователей 11 и 12,которые как и блоки сравнения 3, 4 эапитаны от источников 7 и 8. На выходахпреобразователей 11, 12 образуютсянапряжения, пропорциональные длительностям выходных импульсов,цаф"а 7 пи Ки" 7 (т))агде Ко и Кп - коэффициенты преобразователей 11, 12.Полярность этих напряжений завиои от того, является ли соответствующий сомножитель делимым или делителем.Напряжения, определенные выражениями(7 поступают на входы сумматора 13. Его выходное напряжение+Ки7 (В)Е Я коэффициенты передаующим входам сумматоО К 14 П, (9)омент окончания импульса 10 наое время замыкается ключ 16, и 65 сигнал с генератора 1 поступает навход запоминающего блока 15, на выходе которого образуется напряжение,пропорциональное значению Цв в момент Сц где ЮК,в соответственно выходное напряжение и коэфФициент передачи запоминающего блока 15.Подставив в формулу (10) значениеиз формулы (9), с учетом формул (7) и (8) получим после преобразования Ь 1(15 кбе у 1 7 (11) и огде К - коэффициент передачи сумматра 17.С учетом формулы (11) из формулыно при изменении окружающих условий, например температуры. В этом случае1напряжение 11 эь, оказывается не точно равно О ь,. Это приводит к появлению А иотличного от нуля, которое усиди вается усилителем рассогласования 10, и его выходное напряжение, поступая на вход сумматора 17, добавляется к1напряжениюОВ так, чтобы оно снова приблизилось к. 0 ШК, т.е. чтобы Ь 1 ГО.Из рассмотрения работы устройстваО при двух входных сигналах нетрудно видеть, что устройство аналогично. работает.и при большем числе входных сигналов, входящих в формулу (1)Предлагаемое устройство, имея боль-)6 шее быстродействие, .позволяет значительно расширить область применения множительно-делительных устройств, построенных на логарифмиЧеском принципе.20Формула изобретенияМножительно-делительное устройство, содержащее генератор экспоненциально го напряжения, выход которого соединен с первым входом выходного блока сравнения и первыми входами входных блоков сравнения делимого и делителя, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих источников входных сигналов, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управЛяющим входом генератора экспоненциального напряжения, с третьими входами всех входных блОков. сравнения и со вторым вхо 31 ом выходного блока сравнения, источники положительного и отрицательного постоянных напряжений соединенные соответственно с четверты-, ми входами входных блоков сравнения делимого и входных блоков сравнения делителя, причем третий вход выходного блока сравнения подключен к источнику отрицательного постоянного напряжения, выходы входных и выходного блоков сравнения подключены к соответствующим входам резистивно-емкостногоблока сравнения, выход которого соединен со входом усилителя рассогласования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия устройства, в него введены преобразователи длительности импульса в напряжениеделимого и делителя, первые входы которых соединены с выходом соответствующего входного блока сравнения, вторые входы " с выходом генератора тактовых импульсов, а третьи входы - соответственно с источниками положительного и.отрицательного постоянных напряжений, первый сумматор, входы которого соединены с выходами всех преобразователей:длительности иМпульсов внапряжение, преобразрватель .напряжения в длительность импульса., первыйвход которого подключен. к .выходу первого сумматора, а второй вход - к выходу генератора тактовых импульсов,запоминающий блок, вход которого черезвведенный ключсоединен с выходом гененератора экспоненциального напряжения,причем управляющий вход ключа связанс выходом преобразователя напряженияв длительность импульса, .второй сумматор, один вход которого соединен свыходом запоминающегоблока, а другойвход - с выходом усилителя рассогласования;причем вход второго сумматора, являющийся выходом устройства,соединен с четвертым входом выходногоблока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР В 392507,кл.067/16, 1971.2. Патент США Ю 3586838,кл.235- 150.5, 1971.3. Лихтиийдер М.Я. Экспоненциальные моделирующие устройства в информационно-измерительных системах.Энергия, 1971, с. 52, рис. 3-16.610128 Составитель Ю.КоэловРедактор Л.утехина Техред Э. Чужик КорректорН.яцемирская ПП фПатентфф, г. Ужгород, ул. Проектн Фил э 3013/39 Тир ЦНИИПИ Государствен по делам 113035, Москва, Ж82 бго комитетиэобретени5, Раушска Подписное Совета Министров СС и открытий наб., д. 4/5