Аналоговый умножитель переменных сигналов

Союз СоввтскикСоциалистичвсникРвспублии ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(61) Дополнительное к авт, св 1) 32 тт 3201 т/18-2 05.02.81 2) Занв рисоелинениект заявк 6 7/16 1 Ьвудврстеенньй иеювтет СИР вю делам изобретение) АНАЛОГОВЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННЫХ СИГНАЛО Изобретение относится к автоиати. ке и вычислительной технике, в частности к функциональным устройствам, осуществляющих умножение аналоговых сигналов, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, в радиотехнических устройствах различного назначения (в иодуляторах, детекторах и т.д.),а также в электроизмерительной технике.Известен аналоговый умножитель, содержащий четыре интегратора в це" пях обратной связи, десять ключей, источники опорных и тестовых напряжений. Этот умножитель (при условии дополнения его схемой программного управления ключами) может быть использован как четырехквадратный умножитель, работающий в режиме разделения времени, когда в первую половину периода он настраивается на минимальное значение статической пог решности, во вторую половину перио",.82. Бюллетень М 32 (53) УДК 6813да осуществляется собственно операция перемножения двух информационных сигналов, затем цикл настройкаперемножение повторяется и т.д. 11.Недостатком умножителя является 5то, что для осуществления перемножения сигналов в течение всего периода (чтобы исключить потерю информации во время цикла настройки умножителя на минимальную статическую погрешность) необходимо двухканальное устройство, действующее врежиме разделения времени по каналам, т.е. аппаратурные затраты возрастают примерно вдвое, т.е, устрой.ство становится чрезмерно сложным.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является аналоговый умножитель, содержащий блок 20 умножения с переменной крутизной,выход которого является выходомустройства; а первый и второй информационные входы блока умножения3 95являются входами умножителя, четырезадающих потенциометрЬ, первые крайние выводы которых объединены и подфключены к шине положительного напряжения питания и к первому входу пи-.тания блока умножения с переменнойкрутизной,вторые крайние выводы первого,второго и третьего задающих потенциометров объединены и подключенык шине отрицательного напряжения питания и к второму входу питания блока умножения с переменной крутизной, средний вывод первого задающе-,го потенциометра подключен к выходудля балансировки первого информационного входа блока умножения с переменной крутизной, средний выводвторого задающего потенциометра подключен к выходу для балансировки первого информационного входа блока умножения с переменной крутизной,средний вывод третьего задающего потенциометра подключен. квыходу для балансировки напряжениясщемения выходного каскада блока умножения с переменной крутизной, средний вывод и второй крайний вывод чет"верто-о задающего потенциометра объединены и подключены к выходу уста"нонки коэффициента перемножения бло"ка умножения с переменной крутиз"ной 2.Недостатком умножителя являетсято, что из-эа наличия временных итемпературных дрейфов компенсирующихнапряжений, потенциометров, параметров микросхем непосредственноперемножителя значение статическойпогрешности перемножения нестабильно во времени и в диапазоне температур, кроме того, процесс настройкиносит итерационный характер, длителен и трудоемок,5105 ф 3 в ки заданного коэффициента перемно 30 35 40 ференциального усилителя и черезсоответствующие зарядные конденсаторы подключены к шине нулевого потенциала.4На фиг. 1 дана электрическая схема аналового умножителя переменныхсигналов; на фиг. 2 и 3 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.Аналоговый умножитель переменных фЦель изобретения - повышение точности умножителя,Поставленная цель достигаетсятем, что в аналоговый умножитель переменных сигналов, содержащий блокумножения с переменной крутизной,выход которого является выходом умножителя, а первый и второй информационный входы являются соответст"венно первым и вторым выходами ум"ножителя, три задающих потенциометрапервые крайние выводы которых объединены и подключены к шине положительного напряжения питания и к первому входу напряжения питания блока умножения с переменной крутизной, вторые крайние выводы первогои второго задающих потенциометровобъединены и подключены к шине ото рицательного напряжения питания и квторому входу напряжения питанияблока умножения с переменной крутиэной, средний вывод первого задающегопотенциометра подключен к выходу длябалансировки второго информационного входа блока умножения с переменной крутизной, средний вывод второго задающего потенциометра подключен к выходу для балансировки напряжения смещения выходного каскада бло. ка умножения с переменной крутизной,средний вывод и второй крайний выходтретьего задающего потенциометра объединены и подключены к выходу установ. жения с переменной крутизной, введены ограничитель, выпрямительный диод, два ключа, два зарядных конденсатора и дифференциальный усилитель, .выход которого подключен к выходудля балансировки первого информационного входа блока умножения с переменной крутизной первый информационный вход блока умножения с переменной крутизной подключен к входу огра ничителя прямой и инвертирующий выходы которого подключены к управляющим входам соответственно первогои второго ключа, информационныевходы которых объединены и подключенык катоду выпрямительного диода, анодкоторого подключен к информационному выходу блока умножения с переменной крутизной;выходы ключей под .ключены к соответствующим входам дифсигналов содержит блок 1 умноженияс переменной крутизной, информационные входы 2 и 3 которого являются соответственно входами умножителя, а информационный выход 4 является выходом умножителя, выход 5 длябалансировки первого информационноговхода блока умножения с переменнойкрутизной, выход 6 для балансировки955105 7новые спектральные составляющие а частотами перемножаемых найряжений. Второе сЛагаемое погрешности Я приводит лишь к добавление .постоянной составляющей в выходной сигнал ум-. ножителя, а третье слагаемое Ь КО, О оказывает влияние на амплитуду выходного сигнала перемножителя, т.е, эти слагаемые не вносят дополнительных частотных искажений 16 (дополнительных спектральных составляющих) в выходной сигнал АПС.На фиг. 2 а,б изображены перемножаемые сигналы, на фиг. 2.в представлен выходной сигнал умножителя при 15 отсутствии статической погрешности. На фиг. За приведена составляющая погрешности, обусловленная напряже" нием смещенияпо информационному входу Х, на фиг. 3 б - выходной сиг ф нал умножителя с учетом указанной выше погрешности, на фиг. Зв - состав" лвющая погрешности, вызванная напряжением смещения Е по информационно 9му входу У., на фиг. Зг - выходной сиг-,2 з нал умножителя при наличии смещения на информационном входе У. При отсутствии напряжений смещений Е х, Е , фиг. 2 в максимальные амплитуды выход")ного напряжения умножителя в каждом полупериоде низкочастотного напряжения равны. Как видно иэ фиг, Зб г напряжения смещения Е,Я информацион. ных входов Х, У вызывают изменение максимального значения амплитуды вы 33 ходного напряжения умножителя в течение каждого полупериода низкочас" тотного перемножаемого напряжения О. Это обстоятельство позволяет при появлении смещения на информационных входах Я,Я автоматически сформировать компенсирующее напря" жение такой величины, чтобы свести к нулю составляющие погрешности выходного напряжения, обусловленные напряжениями смещения Я. В предлагаемом умножителе настрой ка на минимальное значение статической погрешности происходит автоматически, режима разделения во вре- фВ мени не требуется, дополнительные тестовые напряжения также не нужны, Схема не критична к изменению параметров элементов, так как выходное напряжение умножителя через ключи фф прикладывается как к зарядному конденсатору 15, так и к зарядному кон денсатору 16 через один и тот же выпрямительный диод 11., изменение емкостей конденсаторов 15 и 16 не оказывает заметного влияния, так как заряд их происховит до амплитудного значения напряжения О , при этом постоянная времени заряда ма" ла, а постоянная разряда обеспечивается достаточно большой ввиду высокого входного сопротивления усилителя 17 постоянного тока и большого сопротивления ключей 13 и 14 в запертом состоянии.Зкономический эффект от использования изобретения обусловлен его техническими особенностями, приведенными выше. формула, изобретения Аналоговый умножитель переменных сигналов, содержащий блок умножения с переменной крутизной, выход которого является выходом умножителя, а первый и второй информационные входы являются соответственно первым и вторым выходами умножителя, три задающих потенциометра, первые крайние выводы которых объединены и под" ключены к шине положительного напряжения питания и к первому входу напряжения питания блока умножения с переменной крутизной, вторые крайние выводы первого и второго задающего потенциометров объединены и подключены к шине отрицательного нап ряжения питания и к второму входу напряжения питания блока умножения с йеременной крутизной, средний вывод первого задающего потенциометра подключен к выходу для балансировки второго информационного входа блока умножения с переменной крутизной, средний вывод второго задающего потенциометра подключен к выходу для балансировки напряжения смещения выходного каскада блока умножения с переменной крутизной, средний вывод и второй крайний вывод третьего задающего потенциометра объединены и подключены к выходу установки заданного коэффициента перемножения блока умножения с переменной крутизной, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности умножения, в него введены ограничитель, выпрямительный диод, два ключа, два зарядных конденсатора и дифференциальный усилитель, выход которого подключен к вы9 955105 10ходу для балансировки первого инфор- дам дифференциального усилителя и мационного входа блока умножения с через соответствующие зарядные конпеременной. крутизной, первый инфор" . денсаторы подключены к шине нулевомационный вход блока умножения с пере го потенциала.менной крутизной подключен к входу 3 Источники информации,ограничителя, прямой и инвертирующийпринятые во внимание при экспертизе выходыкоторого подключены к управ- , 1. Тимонтеев В. Н. и др. Устройляющим входам соответственно перво- ство автоматической настройки четыго и второго ключей, информационные . рехквадратным .аналоговых перемноживходы которых объединены и подключе- В телей сигналов.- Измерительная технны к катоду выпрямительного диода, ника", 1978, Ю 10, с. 7, рис. 1. анод которого подключен к информа. Тимонтеев В. Н., Ткаченко В.А. ционному выходу блока умножения с Аналоговый перемножитель сигналов переменной крутизной, .выходы ключей К 525 ПС 1.- "Электронная пррмышленподключены к соответствующим вхо- И ность", У 7, с. 10" 13 (прототип).-редактор С. Тараненкое ю Тираж 731 ПодписноеВНИИПИ Государственного Комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 6440/56 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4