187916. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés bemenő villamos mennyiségek szorzatának és hányadosának előállítására
1 187916 2 A találmány tárgya: kapcsolási elrendezés bemenő villamos mennyiségek szorzatának és hányadosának előállítására. A találmányra az jellemző, hogy egy önmagában ismert szorzó D/A átalakító áramkör digitális bemenetére egy önmagában szintén ismert, adott ideig működő vezérelt kapcsoló kimenete csatlakozik, míg a D/A átalakító kimenetére egy analóg integrátor egyik összegező bemeneté van kötve, s ez utóbbi kimenete egy komparátor bemenetére csatlakozik. A komparátor kinienete rácsatlakozik egyrészt egy további vezérelt kapcsoló vezérlő bemenetére, és ugyanezen vezérelt kapcsoló kimeneté egy további szorzó D/A átalakító áramkör digitális bemenetével van összekötve. Ugyanezen szorzó D/A átalakító kimenete rácsatlakozik az analóg integrátor másik összegező bemenetére. Mindkét szorzó D/A átalakító áramkör analóg bemenetére analóg referencia, illetve a végzendő művelettől függően egy operán dus van kötve. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő előnyös kiviteli példának megfelelően a komparátor kimenete — a vezérelt kapcsoló vezérelt bemenetére történő csatlakozásából leágazva - egy harmadik vezérelt kapcsoló bemenetére csatlakozik, melynek kimenete egy harmadik szorzó D/A átalakító digitális bemenetével van összekötve, s ugyanezen D/A átalakító kimenetére előnyösen egy aluláteresztő szűrő bemenete van kötve. Villamos mennyiségek átalakítására, vagy mechanikus mennyiségeknek villamos mennyiségekre történő átalakítására szolgáló áramköri, kapcsolási elrendezések már ismertek. E célok érdekében számos, különböző elven felépített kapcsolási elrendezést fejlesztettek ki. A például tisztán analóg áramkörökből felépített szorzat/hányados-képző áramkörök műveleti pontossága azonban csak 1 % nagyságrendű, beállításuk ugyanakkor gondos juszt írozást igényel. Ennél lényegesen jobb specifikáció érhető cl a töitésvisszacsatolásos elven működő integrátor alkalmazásával. A töltésvisszacsatolás elve önmagában szintén ismert. Az ilyen áramköri elrendezések elvileg úgy vannak felépítve, hogy egy integrátor különbségképző, ill. összegező bemenetére van csatolva a bemenő jel (áram, feszültség). Az integrátor kimenete egy, vagy több komparátor bemenetére csatlakozik, míg a komparátor kimenete egy vezérelt kapcsoló vezérlő bemenetével van összekötve. A vezérelt kapcsoló kimenete ugyanakkor az integrátor különbségképző bemenetével van összekötve. Ezen ismert kapcsolási elrendezés úgy működik, hogy amikor az integrátor kimenő feszültsége eléri a komparálási szintet, a vezérelt kapcsoló a referenciamennyiség (áram, feszültség) egységnyi ideig történő bekapcsolásával egy meghatározott negatív értelmű töltést csatol vissza az integrátorba. Ezáltal az integrátor feszültsége ismét lecsökken a komparálási szint alá. Ez a kapcsolási elrendezés a bemenő mennyiséggel arányos frekvenciájú impulzussorozatot szolgáltat a komparátor kimenetén, s ez az impulzussorozat adott ideig történő számlálással a bemenő feszültséggel arányos digitális jelet ad. Az integrátor kimenő feszültségét azonban a komparálási szint határozza meg. Ezért helyes működés esetén az integrátor bemenetére érkező jelek időbeli átlaga egymást kiegyenlíti. Az áramkör működése tehát az alábbi képlet szerint írható le : t ■fxbc-dt = xrcf * f * t o ahol: Xfce jelenti a bemenő mennyiséget (feszültség, 5 vagy áram) xref jelenti a referencia villamos mennyiséget (áram, fesz.) t jelenti az időt, f jelenti a komparator kimenetén meg-10 jelenő impulzussorozat frekvenciáját. Az ismert elven kialakított kapcsolási elrendezés tehát arra szolgái, hogy egy adott bemenő villamos mennyiséggel arányos frekvenciájú impulzussorozatot állítson elő. 15 A találmány révén azonban azt a feladatot kell megoldani, hogy egy olyan kapcsolási elrendezést konstruáljunk, amely az egyidejűleg a benrenetekre kapcsolt különböző mennyiségek (analóg mennyiségek, illetve impulzusfrekvenciával jellemzett mennyiségek) között állít- 20 son elő szorzat ill. hányados függvényt. Ezt a feladatot — számos kísérlet után — a bevezetőben röviden ismertetett kapcsolást elrendezés révén sikerült megoldani, melyet a leíráshoz mellékelt elvi kapcsolási vázlatrajz segítségével részletesen is ismertetünk. 25 Teliát az ábra sematikusan ábrázolja a kapcsolási elrendezés elvi felépítését. A találmány szerinti megoldásnak megfelelően a kapcsolási elrendezés a következőképpen van felépítve: 2Q A szorzó Î D/A átalakító analóg bemenetére van kapcsolva az adott Xj villamos mennyiség (áram, feszültség) bemenő jele. Ugyanezen áramkör digitális bemenetére egy 2 vezérelt kapcsoló kimenete van kötve, s ennek kimenetére ugyanakkor a frekvenciával jellemzett fi jelek érkeznek. A szorzó 1 D/A átalakító kimenete egy 3 integrátor összegező bemenetére csatlakozik, s ugyanezen 3 Integrátor kimeneté egy önmagában ismert 4 komparátor áramkör bemenetével van összekötve. A 3 integrátor összegező bemenete ugyanakkor egy második szorzó 5 D/A átalakító kimenetével van összekötve, s ezen 5 D/A átalakító áramkör analóg bemenetére az x2 analóg mennyiség jelei jutnak. A szorzó 5 D/A átalakító digitális bemenetével egy második 6 vezérelt kapcsoló kimenete van összekapcsolva, míg ez utóbbi bemenetére a 4 kom- 4(- parátor kimenete leágazásból csatlakozik. Ugyanezen leágazás egy harmadik 7 vezérelt kapcsoló bemenetével van összekötve, s e 7 vezérelt kapcsoló kimenete egy harmadik szorzó 8 D/A átalakító digitális bemenetére csatlakozik. 5Q A találmány szerinti megoldásnak megfelelő kapcsolási elrendezés úgy működik, hogy a 3 integrátor bemenetén a rákapcsolt mennyiségek átlaga kiegyenlíti egymást, vagyis amikor a 3 integrátor ki menőfeszültsége egy előre meghatározott küszöbszintet ér el, akkor a 55 második 6 vezérelt kapcsoló a vele összekapcsolt szorzó 5 D/A átalakító digitális bemenetére a korábban rákapcsolt egyik mennyiség helyett egy másik, célszerűen nagyobb mennyiséget kapcsol rá, előre megbatározott ideig. Ez a jelváltozás a szorzó S D/A átalakító kimenc- 50 tén keresztül a 3 integrátor feszültségét meghatározott mennyiséggel csökkenti. Ez a mennyiség azonban arányos a szorzó 5 D/A átalakító analóg bemenetére csatolt második x2 analóg mennyiséggel is. Az első szorzó 1 D/A átalakító analóg bemenetére 65 n
