Множительно-делительное устройство

Союз СоветскикСоциапистическняРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 888140(23) Приоритет да делам язооретеиий и открытийОпубликовано 07. 12,81. Беллетеиь М 45 Дата опубликования описания 07.1 2.81(71) Заявитель Иосковский институт электронной техники(54) МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 15 Изобретение относится к электри,ческим вычислительным устройствам,в частности к умножителям с переменной крутизной, и может быть использовано в аналоговых вычислитель 5ных машинах.Один из известных умножителейсодержит дифференциальные усилительные каскады, генераторы стабильного тока, управляемые элементы с10дифференциальным включением 1 1.Это устройство характеризуетсясравнительно низкой точностью работы.Известно также множительно-делительное устройство, содержащеедифференциальные усилительные каскады, дифференциальные преобразователи напряжение-ток, источник тока,блок опорных напряжений, линеаризующие диоды и нагрузочные резисторы 123,Недостатком этого устройства является малая точность работы вследствие узкого динамического диапазона сигнала-делителя и зависимостиполосы пропускания одного из сигналов-сомножителей от величины сигнала-делителя.Целью изобретения является повышение точности работы за счет расширения динамического диапазона сигнала-делителя,и полосы пропускания одного из сигналов-сомножителей,С этой целью в известное множительно-целительное устройство, содержащее первый, второй и третий дифференциальные усилительные каскады, первый и второй дифференциальные преобразователи напряжение-ток, источник тока, блок опорных напряжений, первьп,второй, третий и четвертый линеаризирующие диоды, первый и второй нагрузочные резисторы, первый и второй выходы первого дифференциального усилительного каскада соединены соответственно с первым и вторым выходами второго диф 888140ференциального усилительного каскада, первый выход блока опорных напряжений соответственно через первый и второй нагрузочные резисторы подключен к первому и второму выходам первого дифференциального усилительного каскада, являющимися выходами множительно-делительного устройства, второй выход блока опорных напряжений через первый и второй 10 линеаризирующие диоды подключен соответственно к первому и второму выходам первого дифференциального преобразователя напряжение-ток и соответственно к первому и второму 15 входам первого дифференциальногоусилительного каскада, входы первого дифференциального преобразователя напряжение-ток являются первым входом множительно-делительного устрой 20 ства, токозадающий вход третьего дифференциального усилительного каскада соединен с выходом источника тока, вход которого подключен к третьему выходу блока опорных напряжений, четвертый выход которого соответственно через третий и четвертый линеаризирующий диоды подключен к первому и второму выходам второго дифференциального преобразователя напряжение-ток, пятый и шестой выходы блока опорных напряжений подключены соответственно к входам питания первого и второго дифференциальных преобразователей напряжение-ток, введены первыи и вточ 35 рой управляемые источники тока и формирователь управляющих напряжений, причем первый и второй выходы первого и второго управляемых источников тока соединены соответст 40 венно с первым и вторым выходами соответственно первого и второго преобразователей напряжение-ток, входы первого и второго управляемых источников тока подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя управляющих напряжений, первый и второй выходы второго дифференциального преобразователя напряжение-ток подключены соот ветственно к первому и второму входам третьего дифференциального усилительного каскада, первый и второй выходы которого подключены к токоэадающим входам соответственно пер вого и второго дифференциальных усилительных каскадов, первый вход второго дифференциального усилительного каскада соединен с вторым входом первого дифференциального усилительного каскада, первый вход которого подключен к второму входу т;1;: дифференциального усилите;п,;о, кас када, первый и второй входы второго дифференциального преобразователя напряжение-ток являются вторым входом множительно-делительного устройства, третьим входом которого является вход формирователя управляющих напряжений, а формирователь управляющих напряжений содержит первый, второй и третий операционные усилители, диодно-резистивный мост, источник эталонного напряжения и масштабные резисторы, инвертирующий вход первого операционного усилителя через первый масштабный резистор соединен с входом формирователя управляющих напряжений, а через вто- рой масштабный резистор - с выходом источника эталонного напряжения, первая диагональ диодно-резистивного моста подключена между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя, вторая диагональ диодно-реэистивного моста подключена к первым выводам соответственно третьего и четвертого масштабных резисторов, вторые выводы которых подключены к инвертирующим входам соответственно второго и третьего операционных усилителей, выход источника эталонного напряжения через пятый и шестой масштабные резисторы подключены соответственно к инвертирующим входам второго и третьего операционных усилителей, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами формирователя управляющих напряжений, между инвертирующими входами и выходами второго и третьего операционных усилителей подключены соответственно седьмой и восьмой масштабные резисторы, неинвертирующие входы первого, второго и третьего операционных усилителей соединены с шиной нулевого потенциала.Функциональная схема предлагаемого множительно-делительного устройства изображена на фиг. 1 на фиг, 2 - функциональная схема формирователя управляющих напряжений.Устройство содержит первый 1, второй 2 и третий 3 дифференциальные усилительные каскады, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7линеаризирующие диоды, блок 8 опорных напряжений, первый 9 и второй 10 нагрузочные резисторы, первый 11 и второй 12 дифференциальные преобразователи напряжение-ток, источник 13 тока, первый 4 и второй 15 управляемые источники тока, формирователь 16 управляющих напряжений, первый 17, второй 8 и третий 19 входы и выход 20 множительно-делитель- ного устройства, вход 21, первый 22 и второй 23 выходы формирователя управляющих напряжений, первый 24, второй 25 и третий 26 операционные усилители, источник 27 эталонного напряжения, первый 28, второй 29, третий 30, четвертый 31, пятый 32, шестой 33, седьмой 34 и восьмой 35 масштабные резисторы, диодно-резистивный мост 36, шину 37 нулевого потенциала.Множительно-делительное устройство работает следующим образом.В режиме умножения один из преобразуемых сигналов подается на вход 17, в результате на выходах преобразователей 11 происходит противофазное изменение токов. Первый преобразователь 1 и диоды 4 и 5, в качестве которых могут быть использованы транзисторы в диодном включении, представляют собой логарифмический усилитель с противофазными выходами, поэтому результирующий сигнал на входах блоков 1 и 2 каскадов пропорционален логарифму отношения токов, протекающих через диоды 4 и 5.Аналогично, от воздействия второго преобразуемого сигнала с входа 18, на входах каскада 3 сигнал пропорционален логарифму отношения токов, протекающих через диоды 6 и.Вследствие того, что первый и второй выходы как каскада 1, так и каскада 2 взаимно противофазны и ни один из входных сигналов, поступающих на входы и токозадающие входы каскадов 1 и 2, на выход 20 не проходит, сигнал на выходе 20 пропорционален произведению сигналов, действующих на входах 17 и 18. При этом отсутствие любого из входных сигналов дает на выходе нулевое напряжение.При линейном возрастании напряжения на третьем входе 19 происходит поочередное формирование управляю 8140 5 10 5 20 30 Формула изобретения 1. Множнтельно-делительное устройство, содержащее первый, второй итретий дифференциальные усилительные каскады, первый и второй дифференциальные преобразователи напряжениеток, источник тока, блок опорных напряжений, первый, второй, третий и четвертый линеаризирующце диоды, первый и второй нагрузочные резисторы, первый и второй выходы первого дифференциального усилительного каскада соединены соот",етственно с первым и вторым выходами второго дифференциального усилительного каскада, первый выход блока опорных напряжений через первый и второй нагрузочные резисторы под.ключены соответственно к первому и второму выходам первого дифференциального усилительного каскада, являющимися выходами множительно-делительного устройства, второй вы" ход блока опорных напряжений через первый и второй линеаризирующие диоды подключен соответственно к первому и втсрому выходам первого 33 40 4 0 И Ьщих напряжений на первом 22, а затем нч втором 23 выходах формирователя 16. Управляющие напряжения подаются на входы источников 14 и 15, выходные токи каждого из которых на первом и втором выходах изменяются синфазно и линейно. Поэтому во сколько раз возрастет (или уменьшится) напряжение на входе 19, во столько же раз уменьшится (или возрастет) напряжение на выходе 20, т.е. осуществляется режим деления,Если, например, динамический диапазон изменения уровня сигнала на входе 19 принять равным 40 дБ, то токи преобразователей 11 и 12 остаются без изменений, а токи, протекающие через диоды 4, 5, 6 и 7, поочередно уменьшаются только на 20 дБ, при этом токи источников 14 и 15 увеличиваются менее, чем вдвое. Благодаря этому множительно-дели- тельное устройство имеет более широкую полосу пропускапия по входам 17 и 18 и больший динамический диапазон изменения уровня сигнала, действующего на входе 19, что значительно повышает точность работы.8881 первому и второму входам первогодифференциальчого усилительного каскада, входы первого дифференциального преобразователя напряжениеток являются первым входом множительно-делительного устройства, токозадающий вход третьего дифференциального усилительного каскада сое- рдинен с выходом источника тока,вход которого подключен к третьемувыходу блока опорных напряжений,четвертый выход которого соответственно через третий и четвертыйлинеаризирующий диоды подключены кпервому и второму выходам второгодифференциального преобразователянапряжение-ток, пятый и шестой выходы блока опорных напряжений подключены соответственно к входам питания первого и второго дифференциальных преобразователей напряжениеток, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности работы, в него введены первый и второйуправляемые источники тока и формирователь управляющих напряжений,причем первый и второй выходы первого и второго управляемых источников тока соединены соответственнос первым и вторым выходами соответственно первого и второго дифференциальных преобразователей напряжениеток, входы первого и второго управляемых источников тока подключены соответственно к первому и второмувыходам формирователя управляющихнапряжений, первый и второй выходывторого дифференциального преобразователя напряжение-ток подключены40соответственно к первому и второмувходам третьего дифференциальногоусилительного каскада, первый и второй выходы которого подключены ктокозадающим входам соответственно 45первого и второго дифференциальныхусилительных каскадов, первый входвторого дифференциального усилительного каскада соединен с вторым входом первого дифференциального усилительного каскада, первый входкоторого подключен к второму входувторого дифференциального усилительного каскада, первый и второй входы 2, Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь управляющих напряжений содержит первый, второй и третий операционные усилители, диодно-резистивный мост, источник эталонного,напряжения и масштабные резисторы, инвертирующий вход первого операционного усилителя через первый масштабный резистор соединен с входом формирователя управляющих напряжений,а "ерез второй масштабный резисторс выходом источника эталонного напряжения, первая диагональ диоднорезистивного моста подключена между инвертирующим входом и выходомпервого операционного усилителя,вторая диагональ диодно-резистивного моста подключена к первым выводам соответственно третьего и четвертого масштабных резисторов, вторые выводы которых подключены кинвертирующим входам соответственновторого и третьего операционных усилителей, выход источника эталонного напряжения через пятый и шестоймасштабные резисторы подключен со-.ответственно к инвертирующим входам второго и третьего операционныхусилителей, выходы которых являютсясоответственно первым и вторым выходам формирователя управляющих напряжений, между инвертирующими входами и выходами второго и третьегооперационных усилителей подключенысоответственно седьмой и восьмоймасштабные резисторы, неинвертирующие входы первого, второго и третьего операционных усилителей соединены с шиной нулевого потенциала.1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. 11 атент США У 3689752,кл. 235-194, опублик. 1972.2. Авторское свидетельство СССР9 702382, кл. С 06 С 7/16, 1977(прототип). 30 дифференциального преобразователя напряжение-ток и соответственно к До8второго дифференциального преобразователя напряжение-ток являются вторым входом множительно-делительного устройства, третьим входом которого является вход формирователя управляющих напряжений.888140 Составитель О.Отраднактор Г.Петрова Техред А. Ач орректор С.Шекмар 0727 14 Тираж 748 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб