Так как при малых значениях а точность квадратора может оказаться неудовлетворительной, то для минимального значения а существует ограничение.

Практически допустимо а -i-. Поэтому целесообразно принять следующие

соотношения параметров в схеме: IR = M; а = --; k=-, /? = 2/? =

Рис. 3.11. Структурные схемы блока перемножения с преобразованием сомножителя Xi в величину проводимости электрической цепи: а - общая; б - со следящей системой в канале преобразования Xi.

Входное сопротивление блока перемножения по каждому из четырех вхо-2

дов одинаково и равно у R. Если п = 10, М= 100, /; = 1 мА, то Pj, =

= 50 кОм, R = 100 кОм, Rj = 50,25 кОм.

Принцип действия блока перемножения с регулируемым передаточным коэффициентом основан на достаточно высокой точности соотношения, связывающего напряжение, ток и сопротивление в электрической цепи (закон Ома), при соблюдении определенных ограничений. Для того чтобы получить произведение двух сигналов, представленных величинами напряжения, достаточно один из них преобразовать в величину проводимости электрической цепи, а второй - приложить к этой цепи, как это показано на рис. ЗП, а.

Задача преобразования напряжения в величину проводимости прямым путем не решается, поскольку зависимость параметров резисторов известных конструкций от величин! электрического напряжения слабая. Поэтому напряжение преобразовывают в некоторую вспомогательную величину Z иной физической природы, которая играет роль управляющего сигнала. Она может быть механическим перемещением, относительной длительностью импульса, магнитной напряженностью, световым потоком, температурой и др. От выбора Z и способа преобразования Х, во многом зависит точность перемножения в диапазоне рабочих частот входных сигналов. В большинстве случаев преобразование производится с помощью следящей системы с глубокой отрицательной обратной связью. На рис. 3.11, б показана схема такого блока перемножения. Канал преобразования Х, содержит два блока: блок СПУ для суммирования входного сигнала Х, с сигналами обратной связи -X* и преобразования их разности Xi - Xj в величину Z и блок П1 для преобразования величины Z в сигнал обратной связи - Х. В канале Х имеется блок

Ш преобразования величины Z в величину передаточного коэффициента четырехполюсника, к которому приложено напряжение Х.. Система основных уравнений блока имеет вид:

Xi-X*

Х1 = ХМ); Y = XM),

(3.18)

где Р - параметр, характеризующий величину сигнала Z.

Если в системе выполняется условие идентичности характеристик преобразователей 111 и П2, т.е. fei(P) = аСР), а Й2(Р) = р,

или при оо к =

XiXj

i Рассмотрим примеры построения блоков перемножения следящего типа с различными способами образования управляющего сигнала Z. .

На рис. 3.12 показана принци- пиальная схема блока перемножения с магнитоуправляемыми резисторами. Аналогичным образом строятся V схемы блоков с терморезисторами и V~Rm1

фоторезисторами. В качестве преоб- -/.о-f-r-\

--------- ----.-------------- , \

I Rn- 1

----\.Л

разователя, вьфабатывающего сигнал обратной связи, в схеме блока используются резисторы, изготовленные из металлического висмута, у которого зависимость величины удельного сопротивления от напряженности магнитного поля проявляется наиболее сильно. Эта зависимость приблизительно линейна, а отношение наибольшего к наименьшему значению сопротивления достигает Oj8 при норм,альной температуре и 0,2 при температуре - 192° С.

Уравнения схемы при достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 0У1 имеют вид

Рис. 3.12. Принципиальная схема нелинейного блока с магнитоуправляемыми сопротивлениями.

--0-

Rcl Rmi

- = р,Хз, Pi =

которое возникает вследствие ограниченности максимального и минимального

значений величины Х,*- . = р Ж. Следовательно, = т, = о-

Ri Rs Рт

Величина определяется отношением величин среднего значения сопротивления магнитоуправляемого резистора к его максимальному (или мини-

1)

KRm/tnex

мальному) значениям. Приблизительно при R > R. R2> Rs Pm = 2

Статическая точность блока перемножения с магнитоуправляемыми резисторами зависит от степени идентичности зависимостей Rmi(H) и Rm(H). Дли того чтобы сделать эти характеристики одинаковыми, резисторы изготавливаются в виде двух рядом расположенных полосок металлического висмута с однородными параметрами. Достижимая точность в статическом режиме составляет 0,1-0,05%.

Быстродействие схемы может быть довольно высоким. Наиболее инерционным элементом является катушка индуктивности, создающая магнитное поле Н.

На рис. 3.13, а изображена схема блока перемножения с время-импульсной следящей системой [7]. Схема содержит два импульсных элемента сопротивления ИЭС1 и ИЭС2, триггерный элемент управления ТЭУ и два операционных усилителя 0У1 и 0У2 с фильтрами низкой частоты в цепи обратной связи и Z 2.

В канале Х входная величина преобразуется в параметр р последовательности импульсов прямоугольной формы (рис. 3.13, б). Для-схемы импульсного

элемента ИЭС1 с одним ключом (рис. 3.13, в) величина р = 1 - 2у-. Когда Г

-g-. величина р= 0. На рис. 3.13, г показан график зависимости среднего

значения сопротивления импульсного элемента от величины р.

Величина т, а следовательно, и Р изменяются с помощью триггерного элемента управления (триггер Шмитта с узкой петлей гистерезиса). На входе

J £с2

V* о V о Rtni .

Если Rmi (Я) = (Щ = Rm, Rc2 = Rcl 2 = s. то Pa = Pi и выходная величина

Для того чтобы произведение величин Xf и получалось с коэффициентом

1 R R

пропорциональности , необходимо, чтобы = 1 и Xg = М.

Если Pi = = р и -Рт< Р < +Pin Pm< Ь то существует дополнитель ное условие