Множительно-делительное устройство

о 11696444ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистическнх Республик(22) Заявлено 240877 (21) 2519179/18-24 (51) М. КЛ. 3 06 С 7/16 с присоединением заявки йо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в различных вычислительных комплексах и5 средствах автоматизированных систем управления технологическими процессами. Известен аналоговый квадратор, содержащий первый и второй ключи, первый и второй интеграторы, третийи четвертый ключи, нуль-орган и инвертор, причем вход первого интегратора через первый и второй ключи соединен с источником напряжения. Выход первого интегратора соединен через четвертый ключ со входом второго интегратора, с выхода которого снимает-в ся результат возведения,в квадрат.Один вход нуль-органа связан с выходом первого интегратора, а на второй подано входное напряжение. Нуль" орган управляет ключом, при этом второй и четвертый ключи замыкаются при 25 отрицательной разности выходного напряжения первого интегратора и входного напряжения, сравниваемых на нуль- органе, а первый и третий ключи - при положительной 11, 30 Однако, это Устройство обладаетограниченными функциональными возможностями,Наиболее близким по техническойсущности к предложенному являетсяустройство, которое содержит первыйинтегрирующий усилитель, первый входкоторого подключен через первый ключк первому информационному входу устройства-,"ключи и последовательно включенные компаратор и блок управленияключами, первый выход которого подсоединен к управляющему входу первого ключа. Кроме того, указанное устройство содержит выходной усилительи сглаживающий фильтр (2) .Однако это устройство имеет невысокую точность вычисления,Цель изобретения - повышение точности.Это достигается тем, что устройствосодержит два суммирующих усилителя,второй интегрирующий усилитель, ограничитель напряжений, инвертор и последов,ательно включенные формировательимпульсов, аналого-импульсный преобразователь, счетчик, дешифратор иблок индикации. Вход инвертора является вторым информационным входомустройства, а его выход подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подсоединен к выходу первого суммирующего усилителя. Первые входы суммирующих усилителей подсоединены к выходам соответствующих интегрирующих усилителей и к двум соответствующим выходам ограничителя напряжений, а их нторые входысоединены со входом опорного напряжения устройства. Второй и третий входы первого интегрирующего усилителя подключены к выходам второго и третьего ключей, а три входа второго интегрирующего усилителя - к выходам соответственно четвертого, пятого и шестого ключей, Информационные входы второго и пятого ключей пьдсоединены ко входу опорного напряжения устройства, информационные входы третьего и шестого ключей - к шине нулевого потенциала, а информационный20 вход четвертого ключа является третьим информационным входом устройства.Управляющий вход четвертого ключа соединен с первым выходом блока управления ключами, второй выход которого подключен к управляющим входам второго и пятого ключей, а . третий выход - к управляющим входам третьего и шестого ключей. Вход формирователя импульсов соединен с тре тьим выходом блока управления ключами, а его выход дополнительно подключен ко входу сброса счетчика, выход которого является цифровым выходом устройства, свободный вход ана 35 лого-импульсного преобразователя соединен с выходом второго суммирующего ,усилителя, который является-:айалоговым выходом устройства. ВХод сброса счетчика и входы сброса и запуска блока 40 управления соединены с одноименными входами устройства, выход признака готовности информации которого соединен с.соответствующим выходом ана.лого-импульсного преобразователя.45На фиг, 1 представлена Функциональная схема множительно-делительного устройства.На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы устройства.Устройство содержит интегрирующий усилитель 1, ключи 2-4, вход 5 опорного напряжения, информационные входя 6-8, суммирующие усилители 9 и 10 блок 11 управления ключами, 55 инвертор 12, компаратор 13, интегрирующий усилитель 14, ограничитель 15 напряжения, формирователь 16 импульсов, аналого-импульсный преобразователь 17, счетчик 18, дешифра тор 19, блок 20 индикации, ключи 21-23, цифровой выход 24, выход 25: признака готовности информации, аналоговый выход 26, вход 27 сброса и вход 28 запуска. 65 Блок 11 управления ключами содержит формирователь импульсов 29,триггеры 30 и 31 и элементы И 32.Устройство работает следующим образом,Для перемножения двух аналоговыхсигналов, т, е. решения задаЧи;сыч= 1 л Пк 1)чна вход 5 подается постоянное напряжение (-)сп, на вход 7 - (-)( ина вход 8 - (-) .Затем на вход 28подают импульс, под действием которого триггер 30 перебрасывается, врезультате чего на его единичномвыходе появляется сигнал, соответствующий логической фединице, который открывает ключи 3 и 22,а на нулевом выходе триггера 30 появляется сигнал, соответствующий логическому нулю и, следовательно, сигнал нульпоявляется на ныходе элемента И 32, под действием которого закоываются ключи 2 и 21. В результате на входы интегрирующих усилителей 1 и 14 подаются соответстненно опорное напряжение (-) П р и входной аналоговый сигнал (-) х, и начинается процесс интегрирования. На выходе интегрирующего усилителя 1 напряжение увеличивается (кривая изменения выходного напряжения (-) ПА в точке А показана на фиг, 2 б), На отрезке времени (й - ) напряжение1уменьшается на выходе суммирующего усилителя 10 (см. кривую изменениянапряжения (-)Б в точке Б на фиг.2 в)Аналогично протекают процессы на выходах интегрирующего усилителя 14 и суммирующего усилителя 9 (см. Фиг.2 д, е), В момент сравнивания напряжений (-) пб(с) = (+) пз на входе компаратора 13 на его выходе появляется высокий уровень напряжения, которое на выходе Формирователя 29 формируется н запускающий импульс (см. Фиг.2 г), под действием которого перебрасывается (возвращается в исходное состояние) тРиггеР 30, а в триггере 31 записывается 1. В результате, на первом входе элемента И 32 снова подается сигнал логической 1 с нулевого выхода триггера 30, а с нулевого выхода триггера 31 на второй вход элемента И 32 подается сигнал логического;0 и, следовательно, на его выходе также поддерживается сигнал логического0. В результате ключи 2 и 22 закроются из-за подачи нулевого потенциала науправляющие входы этих ключей с единичного выхода триггера 30, а ключи 2 и 21 останутся в закрытом сос тоянии, т . к. на выходе элемента И 32 поддерживается сигнал фО 1, Под действием сигнала соответстнующей логической 1 с единичногоф выхода триггера 31 открываются ключи4 и 23 и на входы интегрирующих уси 696444лителей 1 и 14 подаются потенциалы Земля. Накопленные интегрирующими усилителями 1 и 14 напряжения удерживаются на их выходах во времени (см. фиг. 26, д), Следовательно, удерживаются постоянные напряженияи. на выходах суммирующих усилителей 10 и 9 ( см. фиг. 2 в, е), причем величина напряжения 0 вы= (-) 0 А на выходе суммирующего усилителя 9 является результатом перемножения входных сигналов (-) 0 х и (-) 0 ,Данное напряжение (-)0 д (результат операции перемножения) можно непосредственно выдать на выход 26 в аналоговом виде, а с помощью аналого-импульсного преобразователя 17 можно преобразовать в цифровой код и выдать в цифровом виде на выход 25, а также представить на блок индикации.20 в десятичной системе счисленйй.Для деления одного аналогового 2 О сигнала на другой, т е. решения задачи:ц вьхцна вход 6 подается постоянное напряжение (-)0, на вход 7 - (-) 0 оди наход 8 - (-)О, После этого на вход 27 подают сигйал Сброс , а затем на вход 28 подают запускающий импульс, под действием которого триггер 30 30 перебрасывается, и начинается процесс интегрирования интегрирующим усилителем 1 входного аналогового сигнала (-)0 и интегрирующим усилителем 14 входного аналогового сигнала 35 (-)О аналогично предыдущему примеру (см. фиг. 26, в, д, е, отрезок времени (С - С). В момент равенства на входе компаратора 13 напряжений (-)О =,3 3(+)0 , на его выходе снова появ ляются высокий уровень напряжения (см, фиг. 2 г), которое формируется в укороченный запускающий импульс для обратного переброса триггера 30 внулевое ф состояние, а в триггере 45 31 запишется1 . В результате ключи 3 и 22 закроются, а 4 и 23 откроются и прекратится процесс интегрирования. На выходе суммирующего усилителя 9 образуется уровень на О пряжения (-) 0, (см. фиг. 2 д), которое равно"частному от деления на (-) 0 х на (-) 0 . Данное напряжение (-)Од (частное от деления (-)О,( на (-)0) также как и в предыдущем случае можно выдать в аналоговом и цифровом вйде, а также представить оператору с помощью блока инди" кации 20.Для одновременного перемножения двух аналоговых сигналов и деления на третий, т. е. решения задачи на вход 6 подается постоянное напряжение (-)0, навход 7 - (з.)0 и 65 на вход 8 - (-)0 х .После этого на . вход 27 подается сигнал Сброс.а затем на вход 28 подается запускающий импульс, под действием которого триггер 30 перебрасываетоя, и начи нается процесс интегрирования интегрирующим усилителем 1 входного сигнала (-) 0 и интегрирующим усилителем 14 входного аналогового сигнала (-)0) аналогично предыдущему примеру. В момент равенства напряжений (-)06(Ц = (+) 0 на входе компаратора 13 (предполагается, что эа время иАт егриров алия в ходные сигналы сохраняются), на выходе компаратора .13 и, следовательно, на выходе формирователя импульсов 29 образуется импульс, под действием которого триггер 30 возвращается в исходное состояние, а в триггере 31 записывается 1. В результате прекращается процесс интегрирования интегрирующими усилителями 1 и 14. На выходе суммирующего усилителя 9 образуется уровень напряжения (-) 0 А (см.фиг. 2 д), которое равно результату перемножения (-) О)( на (-) 0 и одновременногоделения результата перемножения на третий аналоговый сигналДля возведения в квадрат входного аналогового сигнала,т.е.решения зада- чи 0 вых =К.П на вход б подается постогянное напряжение (-)0 оп,а на входы 7 и 8 - (-) 0 Х.После этого на вход 27 пода-. ется сигнал Сброс, в результате чего устройство приходит в исходное состояние. Процесс-решения задачи начинается подачей на вход 28 им- пульса Запуск, под действием которого триггер 30 перебрасывается, и начинается интегрирование интегрирующим усилителем 1 постоянного сигнал ла (-.) 0 с,п а интегрирующм усилителем 14 - входного, аналогового сигнала (-)0 х (аналогового предыдущим примерам),. В момент равенства напряжений (-) ЦБ(1) =(+) 0 х на входе компаратора 13 (предполагается, что за время интегрирования входные сигналы не меняются),на выходе компаратора 13 и, следовательно, на выходе формирователя импульсов 29 образуется импульс, под действием которого триггер 30 возвращается в исходное состояние, а в триггере 31 записывается 1 . В результате прекращается процесс интегрирования интегрирующими усилителями 1 и 14, На выходе суммирующего усилителя 9 образуется уровень напряжения (-)0 д (см. фиг. 2 д), который равен квадрату входного аналогового сигнала (-) 0 .устройство обладает повышеннойточностью и надежностью в работе.Это обеспечивается эа счет того, чтов нем эа исходное состояние принято установление на выходах интегрирующих усилителей 1 и 14 постоянных уровней отрицательной полярности напряжений, ограниченных одним опорным напряжением (-) О ., Такое состояние интегрирующих усилителей 1 и 14 гарантирует идентичность их начальных уровней выходных напряжений.Кроме того, после каждого очередного решения, возвращение интегрирующих усилителей 1 и 14 в исходное состояние происходит противополярным напряжением, т. е. разряд накопительных конденсаторов интегрирующих усилителей 1 и 14 происходит не путем закорачивания указанных конденсаторов, а путем их .перезарядки противо- полярным током, Нулевые значения выходных напряжений на выходах интегрирующих усилителей 1 и 14 получается с помощью суммирующих усилителей 10 и, 9 путем подачи на их входы равных по амплитуде и противополярных напряжений 11= ( в )Уоп = (+)оп иРЯ (+) ОП фформула изобретенияМножительно-делительное устройство, содержащее первый интегрирующий усилитель, первый вход которого подключен через первый ключ к первому информационному входу устройства, ключи и последовательно включенные компаратор и блок управления ключами, первый выход которого подсоединен к управляющему входу первого ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности,оно содержит два суммирующих усилителя, . второй интегрирующий усилитель, рграничитель напряжений, инвертор и последовательно включенные формирователь импульсов, аналого-импульсный преобразователь, счетчик, дешифратор к блок индикации, вход инвертора является вторым информационным входом . устройства, а его выход подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подсоединен к выходу первого. суммирующего усилителя, первые входы суммирующих усилителейподсоединены к выходам соответствующих интегрирующих усилителей и к двумсоответствующим выходам ограничителянапряжений, а их вторые входы соединены со входом опорного напряженияустройства, второй и третий входыпервого интегрирующего усилителяподключены к выходам второго и третьего ключей, а три входа второгоинтегрирующего усилителя - к выходам соответственно четвертого, пятого и шестого ключей, информационныевходы второго и пятого ключей подсоединены ко входу опорного напряженияустройства, информационные входытретьего и шестого ключей - к шиненулевого потенциала, а информационныйвход четвертого ключа является третьим информационным входом устройства,управляющий вход четвертого ключасоединен с первым выходом блока управления ключами, второй выход которогоподключен к управляющим входам второго и пятого ключей, а третий выход - к управляющим входам третьего 25 и шестогоключей, вход формирователяимпульсов соединен с третьим выходомблока управления ключами,а его выходдополнительно подключен ко входу сброса счетчика, выход которого являет ся цифровым выходом устройства, свободный вход аналого-импульсного преобразователя соединен с выходом второго суммирующего усилителя, которыйявляется аналоговым выходом устройст ва, вход сброса счетчика и входы сброса и запуска блока управления ключами соединены с одноименными входамиустройства, выход признака готовностиинформации которого соединен с соот О ветствующим выходом аналого-импульсного преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРР 376774, кл, С 06 6 7/20, 1971,2. Кори Г., Корн Т. "Электронные аналоговые и аналого-цифровыевычислительные машйны , Мир,Я., 1967, с, 361, рис. 7.15 (прототип) .696444 Ьпп фее инРектор Г Решетник оставитель Г. Сорехред М.Келемеш К едактор ь. Виноградов аказ 6767/48 илиал ППП Патентф, г.ужгород, ул.Проектная Тираж 780 ЦНИИПИ Государственн по делам изобретен 3035, Москва, Ж, Подписноего комитета СССРй и открытийаушская наб д.4/