專利名稱：參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法和裝置，是一種模擬信號(hào)的計(jì)算方法和裝置，特別涉及一種對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算的方法和裝置。
背景技術(shù)：
公知的求模擬電壓Vi1、Vi2的乘積主要常用以下方法對(duì)于Vi1、Vi2同時(shí)進(jìn)行數(shù)字采樣，然后送入數(shù)字乘法器得到數(shù)字積，之后利用數(shù)模轉(zhuǎn)換得到模擬乘積Vi1Vi2。利用對(duì)數(shù)-反對(duì)數(shù)模擬乘法器。利用Vi1、Vi2對(duì)壓頻變換器進(jìn)行雙重調(diào)制，以獲取其單位時(shí)間脈沖個(gè)數(shù)作為Vi1、Vi2之積。變跨導(dǎo)乘法器。數(shù)字乘法器可以十分精確地進(jìn)行乘法運(yùn)算，但響應(yīng)速度不盡人意。模擬乘法器的瞬變響應(yīng)好，但精度較差。以上方法均對(duì)電路相關(guān)部件提出了很高要求且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但仍難以兼顧高精度、高速響應(yīng)及寬線性范圍的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種可以快速高精度地求出模擬量Vi1、Vi2的實(shí)時(shí)相乘積方法，和利用這種方法原理設(shè)計(jì)的乘法裝置。所述乘法裝置的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，零部件技術(shù)指標(biāo)要求較低。更為關(guān)鍵的是對(duì)乘積因子之一Vi1的瞬變響應(yīng)能力僅由運(yùn)算放大器的特性所決定，也就是說只要正確地選擇運(yùn)算放大器就可以達(dá)到模擬乘法器的瞬態(tài)響應(yīng)，而運(yùn)算精度可以達(dá)到數(shù)字乘法器的水平。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，包括阻抗元件及開關(guān)連接而成的一個(gè)開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的輸入電參數(shù)為Pi，網(wǎng)絡(luò)的輸出電參數(shù)為Po，稱η＝Po/Pi為傳遞系數(shù)，電路中與網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)相關(guān)的各固定參數(shù)綜合為一個(gè)已知正常量a，兩個(gè)待相乘電參數(shù)分別為Pi1、Pi2，其特征在于所述的步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電參數(shù)Pi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；跟蹤步驟根據(jù)Pi2的數(shù)值狀態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，使傳遞系數(shù)η滿足η＝a|Pi2|，即達(dá)到傳遞系數(shù)η對(duì)|Pi2|跟蹤；接入待相乘電參數(shù)步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入sgn(Pi2)Pi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)輸出端獲得Po＝ηsgn(Pi2)Pi1＝a|Pi2|sgn(Pi2)Pi1＝aPi1Pi2。
所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的網(wǎng)絡(luò)為電壓輸入型網(wǎng)絡(luò)，基準(zhǔn)電參數(shù)Pj＝Vj，Vj是一個(gè)已知正常量，待相乘電參數(shù)為電壓，即Pi1＝Vi1、Pi2＝Vi2、Pj＝Vj，其特征在于所述的跟蹤步驟的子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)的輸入端，將Vi2接入比較電路相應(yīng)輸入端；檢測(cè)比較子步驟將網(wǎng)絡(luò)輸出端的輸出電參數(shù)Po與Vi2通過比較電路進(jìn)行比較，檢測(cè)此時(shí)比較電路測(cè)試端的輸出電壓V0k；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減?。粚?shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到使網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η＝ηk或ηk+1滿足|Pj|ηk≤a|Pi2|≤|Pj|ηk+1成立，達(dá)到跟蹤。
切換的子步驟將基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj和Vi2與網(wǎng)絡(luò)及比較電路斷開；接入待相乘電壓步驟保持達(dá)到η＝a|Vi2|成立時(shí)網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，也就是跟蹤狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)輸出端獲得Po＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝aVi1Vi2。
所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的網(wǎng)絡(luò)是電流輸出型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)為電流，即Po＝Io，在網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接電阻R0，并將網(wǎng)絡(luò)輸出端和電阻R0連接的連接點(diǎn)作為測(cè)試端，其特征在于所述的步驟和子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)輸入端，將Vi2接入電阻R0的懸空端；檢測(cè)比較子步驟檢測(cè)此時(shí)測(cè)試端的輸出電壓V0k；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減小。
實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有
Vi2R0-ηsgn(Vi2)Vj=0]]>，所以η＝a1|Vi2|，其中a1=1R0Vj]]>為正常量；切換的子步驟將基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj與網(wǎng)絡(luò)輸入端斷開，將Vi2與電阻Ro的懸空端斷開；接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入電壓sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)的輸出端是電流輸出，輸出電流是Io＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a1|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝a1Vi1Vi2。
所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的是電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)，輸入電參數(shù)均為電壓，在網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接電阻Rz，在電阻Rz的另一端連接電阻R01，并將電阻Rz和電阻R01連接的連接點(diǎn)作為測(cè)試端，其特征在于所述的步驟和子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)輸入端，將Vi2接入電阻R01的懸空端；檢測(cè)比較子步驟檢測(cè)此時(shí)測(cè)試端的輸出電壓V0k；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減小。
實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有Vi2R01-ηsgn(Vi2)RZVj=0]]>，得到η＝a2|Vi2|，其中a2=RZR01Vj]]>為正常量切換的子步驟將基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj與網(wǎng)絡(luò)輸入端斷開，將Vi2與電阻R01的懸空端斷開；接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入電壓sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)的輸出端輸出電壓是Vo＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a2sgn(Vi2)|Vi2|Vi1＝a2Vi1Vi2。
所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的網(wǎng)絡(luò)是電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)為電壓，即Po＝Vo，在網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接電阻R02’，電阻R02’的另一端連接運(yùn)算放大器A的反相輸入端，在運(yùn)算放大器的同相輸入端連接電阻R02，電阻R02的另一端連接單刀雙擲開關(guān)K1撥動(dòng)端，K1的另外兩個(gè)接點(diǎn)一個(gè)接地，另一個(gè)接Vi2，在運(yùn)算放大器A的反相輸入端與輸出端之間串聯(lián)一單刀單擲開關(guān)K2和電阻R1，運(yùn)算放大器A兼作電壓比較器和比例放大器，其特征在于選取Vj≥|Vi2|max及所述的步驟和子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)輸入端，將開關(guān)K1接Vi2，關(guān)斷K2；檢測(cè)比較子步驟檢測(cè)此時(shí)測(cè)試端的輸出電壓V0k；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減小。
實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有ηsgn(Vi2)Vj＝Vi2故η=Vi2Vjsgn(Vi2)=|Vi2|Vj]]>所以η＝a3|Vi2|，其中a3=1Vj]]>為正常量，切換子步驟將基準(zhǔn)電壓sgn(Vi2)Vj與網(wǎng)絡(luò)輸入端斷開，將開關(guān)K1撥至接地，接通K2；接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)和K1、K2的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入電壓-sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在比例放大器A輸出，輸出電壓是Vo1=η[-sgn(Vi2)Vi1](-R1R02')=R1R02'VjVi1Vi2=a4Vi1Vi2]]>，其中a4=R1R02'Vj]]>為正常量。
所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，包括n位A-D轉(zhuǎn)換器、n位并入并出寄存器、數(shù)據(jù)開關(guān)編碼器，所使用的網(wǎng)絡(luò)為電壓輸入型網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的檢測(cè)跟蹤步驟的子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；模-數(shù)轉(zhuǎn)換子步驟將輸入電壓Vi2的絕對(duì)值|Vi2|轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；保存A-D轉(zhuǎn)換器輸出步驟將A-D轉(zhuǎn)換器對(duì)|Vi2|采樣得到的數(shù)字量化信號(hào)存入n位并入并出寄存器；編碼子步驟將n位并入并出寄存器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)開關(guān)控制編碼；實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟用編碼子步驟得到的控制編碼控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，即達(dá)到傳遞系數(shù)η對(duì)|Vi2|跟蹤，此時(shí)有η＝a5|Vi2|，a5為正常量；接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟此時(shí)在網(wǎng)絡(luò)輸出端得到輸出Po＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a5|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝a5Vi1Vi2。
所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，其特征在于使用Vi2′＝Vi2+Vm代替Vi2輸入，并選取Vm值保證Vi2′≥0，從而保證恒有sgn(Vi2′)＝1；再在輸出中扣除Vm帶來的附加影響，得到乘積Vi1Vi2，因此省去了所述的符號(hào)處理步驟及求sgn(Vi2)Vj和sgn(Vi2)Vi1的工作。
所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的網(wǎng)絡(luò)是二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)，其特征在于選取電路參數(shù)Vm1＞|Vi2|max，使Vi2+Vm1≥Vm1/2n，選取電路參數(shù)使由n+1位網(wǎng)絡(luò)對(duì)電壓Vm1跟蹤的結(jié)果恰好與n+1位二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼(bnbn－1…b0)2＝(10…0)2＝〈2n〉2(n+1)對(duì)應(yīng)；省去了符號(hào)處理步驟及求sgn(Vi2)Vj的工作用n+1位二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)對(duì)電壓Vi2+Vm1進(jìn)行逼近跟蹤步驟；保存跟蹤狀態(tài)下的數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼步驟把跟蹤狀態(tài)下的n+1位數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼(bnbn－1…b0)2存入n+1位并入并出寄存器；得到結(jié)果步驟設(shè)n+1位并入并出寄存器的各位同相端輸出信號(hào)為Qn，Qn-1，…，Q0，各位反相輸出端輸出信號(hào)為 … ；當(dāng)Qn＝1時(shí)取Vi1作為乘法網(wǎng)絡(luò)輸入并以Qn-1，Qn-2，…，Q0控制n位二進(jìn)制乘法操作阻抗網(wǎng)數(shù)據(jù)開關(guān)，以乘法網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)作為輸出電參數(shù)，此時(shí)輸出電參數(shù)Po=ηVi1=-a6′(bn-1bn-2···b0)2Vi1=-a6′(bnbn-1...b0)2‾‾Vi1=a6Vi1Vi2;]]>當(dāng)Qn＝0時(shí)取-Vi1作為乘法網(wǎng)絡(luò)輸入并以 … 控制n位二進(jìn)制乘法操作阻抗網(wǎng)數(shù)據(jù)開關(guān)，并再引入電參數(shù)Po′＝-a6′Vi1與乘法網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)相加后作為最后輸出，故總的輸出電參數(shù)為Po1=-ηVi1-a6′Vi1=-a6′((b‾n-1b‾n-2...b‾0)2+1)Vi1=-a6′(bnbn-1...b0)2‾‾Vi1]]>=-a6Vi1|Vi2|=a6Vi1Vi2.]]>一種參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法裝置，包括反相器、比例放大器、T型開關(guān)電阻網(wǎng)、輸出放大器、脈沖發(fā)生器、n位雙向計(jì)數(shù)器、符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)，其特征在于反相器與比例放大器連接，比例放大器輸出端與T型開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接，T型電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出端與輸出放大器連接，輸出放大器與符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)連接，符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)及檢測(cè)輸出Vy與控制雙向計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方向的邏輯電路連接，雙向計(jì)數(shù)器與T型電阻網(wǎng)絡(luò)的各數(shù)據(jù)開關(guān)控制端連接；脈沖發(fā)生器與雙向計(jì)數(shù)器、相關(guān)邏輯電路及電路中各相關(guān)電子開關(guān)的控制端連接。
一種參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法裝置，包括反相器、比例放大器、n位二進(jìn)制T型開關(guān)電阻網(wǎng)、輸出放大器、脈沖發(fā)生器、n+1位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器、n+1位并入并出寄存器，其特征在于反相器與比例放大器連接，比例放大器與T型開關(guān)電阻網(wǎng)的輸入端連接，T型開關(guān)電阻網(wǎng)的輸出端與輸出放大器連接；A-D轉(zhuǎn)換器輸出與并入并出寄存器輸入端連接，并入并出寄存器輸出與T型開關(guān)電阻網(wǎng)各數(shù)據(jù)開關(guān)的控制端連接，脈沖發(fā)生器與n+1位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器、相關(guān)邏輯電路及電路中各相關(guān)電子開關(guān)的控制端連接，取R08和Rj使?jié)M足RjR08≤(1-1/2n)VjV‾i2,]]>選取電路參數(shù)使n+1位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器的量化輸出數(shù)值(10…0)2＝2n所對(duì)應(yīng)的模擬輸入電壓正好為Vm2，并選取R11=RA8aTR'A8,]]>R11一端經(jīng)開關(guān)K25連接Vi1，R11另一端連接到輸出放大器A14反相輸入端；將n+1位A-D轉(zhuǎn)換器的每個(gè)采樣周期輸出的二進(jìn)制量化值bnbn-1…b0存入n+1位并入并出寄存器，設(shè)n+1位并入并出寄存器的各位同相端輸出信號(hào)為Qn，Qn-1，…，Q0，各位反相輸出端輸出信號(hào)為 … 在輸出階段當(dāng)Qn＝1時(shí)K24接Vi1，K25斷開并以Qn-1，Qn-2，…，Q0各信號(hào)控制n位T型開關(guān)電阻網(wǎng)各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)，當(dāng)Qn＝0時(shí)K24接A12輸出端，K25接通并以 …， 各信號(hào)控制T型網(wǎng)各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)，以保證在任何情況下輸入輸出放大器A14反相輸入端的電流均滿足與 成正比從而A14輸出與Vi1Vi2成正比。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將線性阻抗網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用在兩個(gè)模擬電壓的相乘中，提出了一種全新的兩個(gè)模擬電壓相乘的方法，開拓了阻抗網(wǎng)絡(luò)的一種新的使用領(lǐng)域。本發(fā)明既不是單純地將兩個(gè)待相乘電壓直接相乘，如模擬乘法器，也不是先將兩個(gè)待相乘電壓進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行數(shù)字化處理，如數(shù)字乘法器。本發(fā)明所利用的是阻抗網(wǎng)絡(luò)的線性特性及阻抗特性精確可控之性質(zhì)，利用了模擬電路瞬態(tài)響應(yīng)快和數(shù)字電路精確的特點(diǎn)，綜合了數(shù)字電路和模擬電路的優(yōu)點(diǎn)，使乘法器的瞬態(tài)響應(yīng)和運(yùn)算精度達(dá)到一個(gè)新的高度。
本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)電路中的元件要求較低，為整個(gè)乘法器集成在一個(gè)芯片上提供了十分有利的條件。


圖1開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖2為n位R-2R二進(jìn)制權(quán)電流式T型開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)電路原理圖；圖3為n位二進(jìn)制開關(guān)權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)電路原理圖；圖4實(shí)施例三的原理示意圖；圖5實(shí)施例四的原理示意圖；圖6實(shí)施例五的原理示意圖；圖7實(shí)施例六的原理示意圖；圖8利用電壓迭加法改造實(shí)施例三的原理示意圖；圖9利用電壓迭加法改造實(shí)施例四的原理示意圖；圖10利用電壓迭加法改造實(shí)施例五的原理示意圖；圖11利用電壓迭加法改造實(shí)施例六的原理示意圖；圖12實(shí)施例八的原理示意圖；圖13實(shí)施例九的原理示意圖；圖14實(shí)施例十的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一名詞定義及概念說明關(guān)于開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)本發(fā)明所述的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)是指由阻抗元件及開關(guān)連接而成的一個(gè)電路，其中所有開關(guān)均可由外部控制信號(hào)進(jìn)行控制。它至少有兩個(gè)外接端頭——信號(hào)輸入端頭及信號(hào)輸出端頭，如圖1所示(圖中接地虛線表示有的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)有接地端，有的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)無接地端)。
開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)的工作過程依先后順序分為三個(gè)階段①輸入準(zhǔn)備階段此時(shí)網(wǎng)絡(luò)所有開關(guān)處於“輸入準(zhǔn)備”的一種組合狀態(tài)，同時(shí)在本階段通過設(shè)定數(shù)據(jù)開關(guān)狀態(tài)以達(dá)到電路要求的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，②信號(hào)輸入階段此時(shí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有開關(guān)處於“信號(hào)輸入”的一種組合狀態(tài)，并由輸入端頭輸入電參數(shù)Pi。③信號(hào)輸出階段此時(shí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有開關(guān)處於一種“信號(hào)輸出”的組合狀態(tài)，并由信號(hào)輸出端頭輸出電參數(shù)Po，因開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及使用方式的不同，以上各工作階段可部分或全部重合，各工作階段所需及所允許的時(shí)間長(zhǎng)度也因開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及使用方式的不同而有所不同，以上三個(gè)階段合稱為開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)工作周期。
開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)內(nèi)開關(guān)可以分為兩類狀態(tài)開關(guān)——用于確定開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)處在何工作階段，數(shù)據(jù)開關(guān)——通過改變這些開關(guān)的狀態(tài)可改變開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)的傳遞系數(shù)，開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的部分乃至全部開關(guān)可以既是狀態(tài)開關(guān)又是數(shù)據(jù)開關(guān)。在數(shù)據(jù)開關(guān)的開關(guān)組合狀態(tài)不改變的條件下，在同一工作周期中輸出電參數(shù)Po與輸入電參數(shù)Pi之比η=PoPi]]>稱為網(wǎng)絡(luò)的傳遞系數(shù)。
開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)的輸入電參數(shù)Pi分別可為流入開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)輸入端頭的電流或接入開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)輸入端頭的(對(duì)地)電壓(以后凡提到電壓均指對(duì)地電壓，不再說明)，輸出電參數(shù)Po亦分別可為開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)輸出端頭流出的對(duì)地短路電流(以后凡提到開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)輸出電流均指對(duì)地短路電流，不再說明)或開路端電壓，輸入及輸出的電參數(shù)的具體形式由開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及使用方式?jīng)Q定，故傳遞系數(shù)η的量綱亦可分別為阻抗、導(dǎo)納或無量綱量。以下統(tǒng)稱輸入電參數(shù)為電流的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)為電流輸入型網(wǎng)絡(luò)、輸入電參數(shù)為電壓的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)為電壓輸入型網(wǎng)絡(luò)、輸出電參數(shù)為電流的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)為電流輸出型網(wǎng)絡(luò)、輸出電參數(shù)為電壓的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)為電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)。傳遞系數(shù)僅由開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)的開關(guān)組合狀態(tài)決定而與輸入電參數(shù)Pi大小無關(guān)的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)稱為線性開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)，由于在本發(fā)明各實(shí)施例中所涉及的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)均為線性開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)，故以后凡提到開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)均指線性網(wǎng)絡(luò)，不再說明。
圖2、圖3是兩種典型的線性開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)。其中圖2所示的是n位R-2R二進(jìn)制權(quán)電流式T型開關(guān)電阻網(wǎng)，是一種典型的電流輸出型線性阻抗網(wǎng)絡(luò)。圖3所示的是n位開關(guān)權(quán)電容線性阻抗網(wǎng)絡(luò)，是一種典型的電壓輸出型線性阻抗網(wǎng)絡(luò)。
關(guān)于n+1位二進(jìn)制數(shù)碼的帶符號(hào)同余數(shù)及絕對(duì)同余碼為方便，以下我們把符號(hào)(bsbs-1…b0)2既看作二進(jìn)制數(shù)碼串bsbs-1…b0(bi＝0或1，0≤i≤s)，又看作是二進(jìn)制數(shù)碼串bsbs-1…b0所表示的數(shù)值，即(bsbs-1···b0)2Σi=0sbi2i.]]>一般地，對(duì)于整數(shù)m(0≤m≤2s-1)，以<m>2(d)表示一個(gè)d(d≥s)位二進(jìn)制數(shù)碼串(bd-1bd-2…b0)2，它所表示的二進(jìn)制數(shù)值等于m，即m=Σi=0d-1bi2i]]>等價(jià)于<m>2(d)＝(bd-1bd-2…b0)2。
定義非全零n+1位二進(jìn)制數(shù)碼串(bnbn-1…b0)2的帶符號(hào)同余數(shù)為一個(gè)帶符號(hào)n位二進(jìn)制數(shù)，以 表示(bnbn-1…b0)2的帶符號(hào)同余數(shù)，其定義為 (其中 滿足1-2n≤(bnbn-1...b0)‾2≤2n-1,]]>(bnbn-1…b0)2＝0的情形應(yīng)避免在電路運(yùn)行中出現(xiàn)，可通過選擇電路參數(shù)予以保證，見實(shí)施例八及實(shí)施例十)以上各 表示bi的反碼(0≤i≤n-1)，即0‾=1,]]>1‾=0.]]>以上定義所反映的正是數(shù)學(xué)關(guān)系式(bsbs-1···b0)2=2n(bnbn-1...b0)‾2---(1.2)]]>進(jìn)一步，定義非全零n+1位二進(jìn)制數(shù)碼串(bnbn-1…b0)2的絕對(duì)同余碼為一個(gè)n位二進(jìn)制數(shù)碼串，以 表示(bnbn-1…b0)2的絕對(duì)同余碼，其定義為 即作為n+1位二進(jìn)制數(shù)碼串的絕對(duì)同余碼的n位二進(jìn)制數(shù)碼串所表示的二進(jìn)制數(shù)值等于這個(gè)n+1位二進(jìn)制數(shù)碼串的帶符號(hào)同余數(shù)的絕對(duì)值。特別提醒注意，n+1位二進(jìn)制數(shù)碼串(bnbn-1…b0)2不是其帶符號(hào)同余數(shù) 的補(bǔ)碼。
關(guān)于符號(hào)函數(shù)
我們定義符號(hào)函數(shù)sgn如下對(duì)任意實(shí)數(shù)x，Sgn(x)=1,x≥0-1,x<0]]>(通常符號(hào)函數(shù)定義為Sgn(x)=1,x>00,x=0)-1,x0]]>。以下全文均按此定義使用符號(hào)函數(shù)。
關(guān)于二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)設(shè)開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)共有2n個(gè)不同的傳遞系數(shù)，當(dāng)存在這些傳遞系數(shù)的一種二進(jìn)制編碼表示ηbn-1bn-2…b0(bi＝0或1，0≤i≤n-1)及正常量λ，如果ηbn-1bn-2…b0滿足ηbn-1bn-2···b0=λ(bn-1bn-2,···b0)2,]]>則稱這種開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)為n位二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)。
對(duì)于n位二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)本專利均假設(shè)它有n個(gè)數(shù)據(jù)開關(guān)，每個(gè)數(shù)據(jù)開關(guān)均只有兩種狀態(tài)，設(shè)全部數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)編碼為(bn-1bn-2…b0)2(bi＝0或1，0≤i≤n-1)，且由狀態(tài)編碼(bn-1bn-2…b0)2決定的網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)ηbn-1bn-2…b0滿足ηbn-1bn-2···b0=λ(bn-1bn-2,···b0)2(λ>0),]]>以下不再說明。通常D-A或A-D轉(zhuǎn)換器中所使用的開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)即為這種二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)。
本實(shí)施例包括開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)，為方便敘述，以后在無特殊說明的情況下“網(wǎng)絡(luò)”一詞均指線性開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)，不再說明。
記網(wǎng)絡(luò)的輸入電參數(shù)為Pi，網(wǎng)絡(luò)的輸出電參數(shù)為Po，輸入、輸出電參數(shù)可以是電流也可以是電壓。電路中與網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)相關(guān)的各固定參數(shù)綜合為一個(gè)已知正常量a，這個(gè)已知常量包含所有的電路中的各種影響網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)的電路特性的參數(shù)。設(shè)η＝Po/Pi為傳遞系數(shù)，兩個(gè)待相乘電參數(shù)分別為Pi1、Pi2。
本實(shí)施例的基本構(gòu)思是當(dāng)待相乘電參數(shù)Pi2≥0，用Pi2干預(yù)網(wǎng)絡(luò)中各數(shù)據(jù)開關(guān)，使網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η滿足η＝aPi2，a為正常量，則在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入另一個(gè)待相乘電參數(shù)Pi1時(shí)網(wǎng)絡(luò)輸出為Po＝ηPi1＝aPi1Pi2實(shí)現(xiàn)了Pi1、Pi2相乘。
當(dāng)兩個(gè)待相乘電參數(shù)為Pi1，Pi2均為任意符號(hào)時(shí)，則設(shè)法使η與|Pi2|成正比，其辦法是以待相乘電參數(shù)Pi2干預(yù)網(wǎng)絡(luò)中各數(shù)據(jù)開關(guān)，使網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η滿足
η＝a|Pi2|(1.3)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η滿足(1.3)式時(shí)，我們稱為實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η或網(wǎng)絡(luò)對(duì)|Pi2|的跟蹤。實(shí)現(xiàn)η對(duì)|Pi2|跟蹤的過程稱為逼近過程。在滿足(1.3)式這種跟蹤狀態(tài)下，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入另一個(gè)帶符號(hào)待相乘電參數(shù)sgn(Pi2)Pi1，網(wǎng)絡(luò)的輸出端就會(huì)出現(xiàn)輸出電參數(shù)。
Po＝ηsgn(Pi2)Pi1＝a|Pi2|sgn(Pi2)Pi1＝aPi1Pi2實(shí)現(xiàn)了Pi1、Pi2相乘。不斷重復(fù)以上過程則不斷得到乘積輸出。
本實(shí)施例的具體工作過程如下步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電參數(shù)Pi2的極性進(jìn)行判斷和記錄，以確定其符號(hào)sgn(Pi2)，并記錄下sgn(Pi2)，以便在之后的步驟中使用。
跟蹤步驟根據(jù)Pi2的數(shù)值狀態(tài)控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，使傳遞系數(shù)η滿足η＝a|Pi2|。調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的過程即前述的逼近過程，當(dāng)η＝a|Pi2|成立，即達(dá)到傳遞系數(shù)η對(duì)|Pi2|的跟蹤。
接入待相乘電參數(shù)Pi1步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，也就是說保持達(dá)到η＝a|Pi2|成立時(shí)網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，也即保持跟蹤狀態(tài)不變，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入sgn(Pi2)Pi1。
得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)輸出端獲得Po＝ηsgn(Pi2)Pi1＝a|Pi2|sgn(Pi2)Pi1＝aPi1Pi2。
實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)待相乘電參數(shù)Pi1、Pi2的相乘。
本實(shí)施例中和本發(fā)明其他實(shí)施例中提到的開關(guān)可以使用任何一種電子開關(guān)，甚至可用機(jī)械或手動(dòng)開關(guān)，只要Pi2變化足夠慢且有足夠的時(shí)間，在逼近過程中撥動(dòng)這些開關(guān)，在跟蹤狀態(tài)下在網(wǎng)絡(luò)輸入端接入sgn(Pi2)Pi1，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的兩個(gè)模擬量的相乘方法。
實(shí)施例二網(wǎng)絡(luò)輸入電參數(shù)Pi，網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)Po及待相乘電參數(shù)Pi1和Pi2均可能分別為電流或電壓。為簡(jiǎn)化說明并結(jié)合常見情形，以下各實(shí)施例所述的網(wǎng)絡(luò)均為電壓輸入型網(wǎng)絡(luò)；待相乘電參數(shù)Pi1，Pi2及用到的基準(zhǔn)電參數(shù)Pj均為電壓。即基準(zhǔn)電參數(shù)Pj＝Vj及待相乘電參數(shù)Pi1＝Vi1、Pi2＝Vi2均為電壓的情形之實(shí)施方案，對(duì)Pi及Pi1、Pi2和電流輸入型網(wǎng)絡(luò)的其余情形可由以下給出的實(shí)施方案經(jīng)簡(jiǎn)單變化得到。為此需引入基準(zhǔn)電壓Vj(＞0，常量)。在本專利中所用到的基準(zhǔn)電壓Vj均為正電壓源(即Vj＞0)，且為常量；為方便，本專利均視Vi1、Vi2為電壓源，以后不再說明。
本實(shí)施例提出了一種跟蹤方式選定一個(gè)基準(zhǔn)電壓Vi，在逼近過程中通過不斷地將一個(gè)由Vi2決定的帶符號(hào)基準(zhǔn)電壓(Vj或-Vj)接入網(wǎng)絡(luò)輸入端所得到的網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)Po及輸入電壓Vi2接入比較電路，根據(jù)比較電路測(cè)試端的輸出對(duì)網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)進(jìn)行干涉，直至達(dá)到跟蹤狀態(tài)。所述跟蹤方法稱之為直接跟蹤方法，是一種適用于四象限乘法的跟蹤方法。
首先說明設(shè)在網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)開關(guān)狀態(tài)組合下得到的全部傳遞系數(shù)由小到大排列為η0＝ηmin，η1，……，ηs＝ηmax本專利只討論η0＝ηmin＝0的這種網(wǎng)絡(luò)，以后不再說明。
本實(shí)施例的基本構(gòu)思是兩個(gè)待相乘電參數(shù)為電壓Vi1、Vi2，引入基準(zhǔn)電壓Vj。跟據(jù)比較電路及工作方式的不同將帶符號(hào)基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj或sgn(Vi2)Vj(本實(shí)施例以下部分以-sgn(Vi2)Vj為例進(jìn)行說明)連接到網(wǎng)絡(luò)輸入端，通過比較電路對(duì)所得到的網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)Po與Vi2進(jìn)行比較，將比較結(jié)果用于操控網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電參數(shù)V0k的絕對(duì)值|V0k|減小，最后使網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η＝ηk(或ηk+1)滿足Vjηk≤a‾|Vi2|≤Vjηk+1,]]> 為正常量0≤K≤s-1(2.1)以上 為一個(gè)由電路中各固定參數(shù)所決定的正常量。由于通常ηk+1-ηk均很小，可以認(rèn)為此時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù) 所以以后均把(2.1)式簡(jiǎn)記為η＝a|Vi2|，以后不再說明。當(dāng)實(shí)現(xiàn)η對(duì)|Vi2|跟蹤后保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)狀態(tài)不變，跟據(jù)電路工作方式的不同，再把另一帶符號(hào)待相乘電壓sgn(Vi2)Vi1或-sgn(Vi2)Vi1(本實(shí)施例以下部分以sgn(Vi2)Vi1為例進(jìn)行說明)連接到網(wǎng)絡(luò)輸入端，則網(wǎng)絡(luò)輸出為Po＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝aVi1Vi2，實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2相乘。不斷重復(fù)以上過程則不斷得到乘積輸出。
本實(shí)施例的全部工作過程包括以下步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄，以確定其符號(hào)sgn(Pi2)，在之后的步驟中用以確定Vj和Vi1所帶符號(hào)。
跟蹤步驟包括以下子步驟導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)的輸入端，將Vi2接入比較電路相應(yīng)輸入端。
檢測(cè)比較子步驟將網(wǎng)絡(luò)輸出端的輸出電參數(shù)Po與Vi2通過比較電路進(jìn)行比較。
調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減小。
實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到使η＝a|Vi2|(即|Vj|ηk≤a|Vi2|≤|Vj|ηk+1，η＝ηk(或ηk+1))成立，達(dá)到跟蹤。
由于η在本發(fā)明中的特殊地位，以及避免與η0＝ηmin，η1，……，ηs＝ηmax混淆，在本發(fā)明中對(duì)η均未標(biāo)腳標(biāo)，但在以下各實(shí)施例中η均代表所對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的傳遞系數(shù)，但其體物理意義有所差別，以各實(shí)施例中的描述為準(zhǔn)，特此說明。
切換的子步驟將基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj和Vi2與網(wǎng)絡(luò)及比較電路斷開；接入待相乘電壓步驟保持達(dá)到η＝a|Vi2|成立時(shí)網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，也就是跟蹤狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入sgn(Vi2)Vi1。
得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)輸出端獲得Po＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝aVi1Vi2。
實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)待相乘電壓Vi2、Vi1的相乘。
實(shí)施例三引入基準(zhǔn)電壓源Vj，Vj為已知常量。所使用的網(wǎng)絡(luò)是電流輸出型網(wǎng)絡(luò)，所使用的跟蹤方法是實(shí)施例二所述的直接跟蹤式四象限乘法。本實(shí)施例中η=IoVi]]>的量綱為導(dǎo)納，在網(wǎng)絡(luò)輸出端連接電阻R0，以網(wǎng)絡(luò)輸出端作為測(cè)試端。本實(shí)施例的基本過程簡(jiǎn)單描述為在網(wǎng)絡(luò)輸入端接入電壓-sgn(Vi2)Vj，在R0懸空端接入電壓Vi2，如圖4所示。根據(jù)測(cè)試端電壓為正或負(fù)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)，直至測(cè)試端電壓為零(實(shí)際上是測(cè)試端電壓的絕對(duì)值為最小，以后不再說明)，此時(shí)有Vi2R0-ηsgn(Vi2)Vj=0]]>(“”表示“推出”，以后不再說明)η=Vi2R0Vjsgn(Vi2)=|Vi2|R0Vj]]>所以η＝a1|Vi2|，其中a1=1R0Vj]]>為正常量。
具體調(diào)整方法為當(dāng)sgn(Vi2)＝1時(shí)，如測(cè)試端電壓V0k＞0則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)增大η值，如測(cè)試端電壓V0k＜0則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)減小η值；當(dāng)sgn(Vi2)＝-1時(shí)，如測(cè)試端電壓V0k＞0則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)減小η值、如測(cè)試端電壓V0k＜0則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)增大η值。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)為二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)時(shí)則可采用通常反饋比較型二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器中所采用的任何一種逼近方法(如通常使用的逐位比較法、計(jì)數(shù)比較法等)完成逼近過程，實(shí)現(xiàn)η對(duì)Vi2的跟蹤。在以下各實(shí)施例中使用的任何一種二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)對(duì)|Vi2|進(jìn)行逼近跟蹤時(shí)均可使用以上這些逼近方法，不再說明。
當(dāng)實(shí)現(xiàn)η對(duì)|Vi2|跟蹤后保持網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)開關(guān)位置狀態(tài)不變，斷開-sgn(Vi2)Vj及Vi2，在網(wǎng)絡(luò)輸入端接入電壓sgn(Vi2)Vi1，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)輸出電流為Io＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a1|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝a1Vi1Vi2，實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2相乘。不斷重復(fù)以上過程則不斷得到乘積輸出。
全部具體工作過程為符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄，以確定其符號(hào)sgn(Pi2)，以便在之后的步驟中用以確定Vj和Vi1所帶符號(hào)。
跟蹤步驟包括以下子步驟導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)輸入端，將Vi2接入電阻R0的懸空端；檢測(cè)比較子步驟檢測(cè)此時(shí)測(cè)試端的輸出電壓V0k；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減小。
實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有Vi2R0-ηsgn(Vi2)Vj=0]]>，所以η＝a1|Vi2|，其中a1=1R0Vj]]>為正常量；切換的子步驟將基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj與網(wǎng)絡(luò)輸入端斷開，將Vi2與電阻R0的懸空端斷開接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入電壓sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)的輸出端輸出電流是Io＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a1|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝a1Vi1Vi2。
實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)待相乘電壓Vi1、Vi2的相乘。
實(shí)施例四本實(shí)施例所使用的是電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)，所使用的跟蹤方法是實(shí)施例二所述的直接跟蹤式四象限乘法。
本實(shí)施例中η=VoVi]]>，是一無量綱數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)輸出端連接電阻Rz，Rz的懸空端再連接電阻R01，以Rz與R01連接點(diǎn)作為測(cè)試端。
本實(shí)施例的思路是把帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj連接到網(wǎng)絡(luò)輸入端，把Vi2連接到R01的懸空端，如圖5所示。根據(jù)測(cè)試端電壓為正或負(fù)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)開關(guān)，使測(cè)試端電壓為零，此時(shí)有Vi2R01-ηsgn(Vi2)RZVj=0⇒η=RZR01Vj|Vi2|]]>得到η＝a2|Vi2|，以上a2=RZR01Vj]]>為正常量。
具體調(diào)整方法與實(shí)施例三中調(diào)整方法相同。當(dāng)實(shí)現(xiàn)η對(duì)|Pi2|跟蹤后保持網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)開關(guān)狀態(tài)不變，斷開電壓-sgn(Vi2)Vj及Vi2，在網(wǎng)絡(luò)輸入端接入電壓sgn(Vi2)Vi1，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)輸出端輸出電壓為Vo＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a2sgn(Vi2)|Vi2|Vi1＝a2Vi1Vi2其中a2=RZR01Vj]]>實(shí)現(xiàn)了兩電壓Vi1，Vi2相乘。不斷重復(fù)以上過程則不斷得到乘積輸出。
本實(shí)施例的全部工作過程是符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；跟蹤步驟導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)輸入端，將Vi2接入電阻R01的懸空端；檢測(cè)比較子步驟檢測(cè)此時(shí)測(cè)試端的輸出電壓V0k；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減小。
實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有Vi2R01-ηsgn(Vi2)RZVj=0,]]>η＝a2|Vi2|，其中a2=RZR01Vj]]>為正常量切換的子步驟將基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj與網(wǎng)絡(luò)輸入端斷開，將Vi2與電阻R01的懸空端斷開；接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入電壓sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)的輸出端輸出電壓是Vo＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a2sgn(Vi2)|Vi2|Vi1＝a2Vi1Vi2。
實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)待相乘電壓Vi2、Vi1的相乘。
實(shí)施例五本實(shí)施例所使用的是電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)，所使用的跟蹤方法是實(shí)施例二所述的直接跟蹤式四象限乘法。是一種與實(shí)施例三、四檢測(cè)方法有所不同的直接跟蹤式四象限乘法。本實(shí)施例的逼近跟蹤電路原理示意圖如圖6所示，網(wǎng)絡(luò)為電壓輸出型，即Po＝Vo。在網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接電阻R02′，電阻R02′的另一端連接運(yùn)算放大器A的反相輸入端，在運(yùn)算放大器的同相輸入端連接電阻R02，電阻R02的另一端連接單刀雙擲開關(guān)K1撥動(dòng)端，K1的另外兩個(gè)接點(diǎn)一個(gè)接地，另一個(gè)接Vi2，運(yùn)算放大器A的反相輸入端和輸出端之間以一單刀單擲開關(guān)K2和電阻R1串聯(lián)連接，在逼近跟蹤階段運(yùn)算放大器A的輸出端是測(cè)試端，圖中運(yùn)算放大器A兼作電壓比較器和比例放大器。
本實(shí)施例中η=VoVj]]>為無量綱量，選取Vj≥|Vi2|max，在逼近階段開關(guān)K1接Vi2，開關(guān)K2斷開，此時(shí)運(yùn)放A作電壓比較器用。把帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓sgn(Vi2)Vj連接到網(wǎng)絡(luò)輸入端，根據(jù)測(cè)試端電壓為正或負(fù)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有ηsgn(Vi2)Vj＝Vi2η=Vi2Vjsgn(Vi2)=|Vi2|Vj]]>所以η＝a3|Vi2|，其中a3=1Vj]]>為正常量。
具體調(diào)整方法為當(dāng)sgn(Vi2)＝1時(shí)，如測(cè)試端電壓V0k＞0則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)增大η值、如測(cè)試端電壓V0k＜0則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)減小η值；當(dāng)sgn(Vi2)＝-1時(shí)，如測(cè)試端電壓V0k＞0則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)減小η值、如測(cè)試端電壓V0k＜0則通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)開關(guān)增大η值。當(dāng)實(shí)現(xiàn)η對(duì)|Pi2|跟蹤后保持網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)開關(guān)位置狀態(tài)不變，開關(guān)K1接地，開關(guān)K2接通，此時(shí)運(yùn)放A作比例放大器用。在網(wǎng)絡(luò)輸入端接入電壓-sgn(Vi2)Vi1，網(wǎng)絡(luò)輸出端輸出電壓是Vo＝η〔-sgn(Vi2)Vi1〕＝-a3|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝-a3Vi1Vi2運(yùn)放A的輸出端輸出電壓是Vo1=(-R1R'02)(-a3Vi1Vi2)=a3R1R'02Vi1vI2=R1R'02VjVi1Vi2=a4Vi1Vi2]]>
實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2相乘。其中a4=R1R'02Vj]]>為正常量。不斷重復(fù)以上過程則不斷得到乘積輸出。
本實(shí)施例的全部工作過程是符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄。
跟蹤步驟導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)輸入端，將開關(guān)K1接Vi2，關(guān)斷K2。
檢測(cè)比較子步驟檢測(cè)此時(shí)測(cè)試端的輸出電壓V0k。
調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減小。
實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有ηsgn(Vi2)Vi＝Vi2η=Vi2Vjsgn(Vi2)=|Vi2|Vj]]>所以η＝a3|Vi2|，切換子步驟將基準(zhǔn)電壓sgn(Vi2)Vj與網(wǎng)絡(luò)輸入端斷開，將開關(guān)K1撥至接地，接通K2。
接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)和K1、K2的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入電壓-sgn(Vi2)Vi1。
得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)的輸出端輸出電壓是Vo=η[-sgn(Vi2)Vi1]=-1VjVi1Vi2]]>比例放大器A輸出電壓是Vo1=-R1R'02Vo=R1R'02VjVi1Vi2=a4Vi1Vi2]]>實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)待相乘電壓Vi1、Vi2的相乘。
實(shí)施例六本實(shí)施例提出了一種與實(shí)施例二、三、四、五不同的跟蹤方法。本實(shí)施例的基本思想是如Vi2≥0，使用一A-D轉(zhuǎn)換器對(duì)Vi2進(jìn)行轉(zhuǎn)換(本實(shí)施例以使用n位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器為例進(jìn)行說明，本專利所用到的A-D轉(zhuǎn)換器均為正電壓輸入型，以下不再說明)，再利用A-D轉(zhuǎn)換器獲得的量化數(shù)字信號(hào)操控網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以此實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)Vi2的跟蹤，之后在網(wǎng)絡(luò)輸入端接入待相乘電壓Vi1，在網(wǎng)絡(luò)輸出即可獲得Vi1、Vi2的乘積。本實(shí)施例除使用網(wǎng)絡(luò)外，還使用n位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器、n位并入并出寄存器、數(shù)據(jù)開關(guān)編碼器、Vi2絕對(duì)值|Vi2|生成器及Vi2符號(hào)判斷電路(未畫出)。
本實(shí)施例的原理示意圖如圖7所示，設(shè)A-D轉(zhuǎn)換器所有可能的量化輸出值所對(duì)應(yīng)的|Vi2|值由小到大排列為(|Vi2|)0＝0，(|Vi2|)1，……，(|Vi2|)s＝(|Vi2|)max(6.1)選取網(wǎng)絡(luò)，使其全部或部分傳遞系數(shù)η0，η1，……，ηs與(6.1)式中各項(xiàng)對(duì)應(yīng)成比例，即ηq＝a5(|Vi2|)q，0≤q≤s (6.2)以上a5為一由A-D轉(zhuǎn)換器及網(wǎng)絡(luò)決定的正常量，其量綱由η決定，也即由網(wǎng)絡(luò)輸出類型決定。用A-D轉(zhuǎn)換器將Vi2的絕對(duì)值|Vi2|轉(zhuǎn)化為數(shù)字量化信號(hào)，將其每次量化輸出信號(hào)存入n位并入并出寄存器，并將n位并入并出寄存器的n位輸出信號(hào)送入數(shù)據(jù)開關(guān)編碼器，再用編碼器輸出去控制網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，使對(duì)應(yīng)關(guān)系(6.2)式得到滿足。
此時(shí)有η＝a5|Vi2|，a5為正常量。
將另一帶符號(hào)待相乘電壓sgn(Vi2)Vi1輸入網(wǎng)絡(luò)輸入端，此時(shí)在網(wǎng)絡(luò)輸出端得到輸出電參數(shù)Po＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a5|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝a5Vi1Vi2實(shí)現(xiàn)了Vi1與Vi2相乘。不斷重復(fù)以上過程則得到連續(xù)不斷的乘積輸出。本方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠得到連續(xù)不斷的Vi1與Vi2相乘結(jié)果。
本實(shí)施例的全部工作過程是符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄。
跟蹤步驟模-數(shù)轉(zhuǎn)換子步驟將輸入電壓Vi2的絕對(duì)值|Vi2|轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；保存A-D轉(zhuǎn)換器輸出步驟把A-D轉(zhuǎn)換器對(duì)|Vi2|采樣得到的數(shù)字量化信號(hào)存入n位并入并出寄存器；編碼子步驟將n位并入并出寄存器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)開關(guān)控制編碼；實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟用編碼子步驟得到的控制編碼控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，即達(dá)到傳遞系數(shù)η對(duì)|Vi2|跟蹤，使(6.2)式得到滿足。
接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟網(wǎng)絡(luò)輸出端得到輸出電參數(shù)Po＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a5|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝a5Vi1Vi2。
實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)待相乘電壓Vi1、Vi2的乘積輸出。
實(shí)施例七在實(shí)施例三、四、五、六中均需進(jìn)行Vi2的極性判斷，并要用到sgn(Vi2)Vj或sgn(Vi2)Vi1，增加了電路工作負(fù)擔(dān)且降低了工作效率。本實(shí)施例的基本思想是使用Vi2′＝Vi2+Vm代替以上各方案中的Vi2輸入，并選取Vm值保證Vi2′≥0，從而保證恒有sgn(Vi2′)＝1，最后在輸出中扣除Vm帶來的附加影響得到乘積Vi1Vi2。本發(fā)明稱這種方法為電壓迭加法。由于以Vi2′代替Vi2，因此省去了所述的符號(hào)處理步驟及求sgn(Vi2)Vj和sgn(Vi2)Vi1的工作。
本實(shí)施例可以概括為引入電壓Vm(＞0，為常量)，并選取Vm值保證Vi2′＝Vi2+Vm≥0，使用Vi2′代替Vi2輸入，從而保證恒有sgn(Vi2′)＝1；在輸出中扣除Vm帶來的附加影響，得到乘積Vi1Vi2。為方便，本實(shí)施例中以下一概取Vm＝|(Vi2)min|，并設(shè)Vm＞0，不再說明。
以下介紹利用電壓迭加法的方法對(duì)實(shí)施例三、四、五、六的改造，對(duì)其它情況可舉一反三地進(jìn)行。
利用電壓迭加法的電流輸出型網(wǎng)絡(luò)的四象限乘法器，對(duì)應(yīng)實(shí)施例三。
核心電路如圖8所示，Vz為逼近跟蹤測(cè)試端。其工作原理如下取RA1＝RA1′使A1成為一反相器，A2兼作比較器及比例放大器，取 Rj≤VjVmR03,]]>并取Rj′＝Rj，則由圖8知當(dāng)K4接通時(shí)恒有I≥0。在逼近跟蹤階段K4接通，K3接Vj，K5、K6、K7斷開，按實(shí)施例三中Vi2＜0情形執(zhí)行逼近跟蹤，則可得到η=1Vj(Vi2R03+VjRj)]]>在輸出階段K3接Vi1，K4斷開，K5、K6、K7接通，則可得到A2輸出電壓是V02=-R2(Vi1Rj-ηVi1)=R2R03VjVi1Vi2]]>從而實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2相乘。
利用電壓迭加法的電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)的四象限乘法，對(duì)應(yīng)實(shí)施例四。核心電路如圖9，Vz為逼近跟蹤測(cè)試端。取R'j1=Rj1≤VjVmR04,]]>按實(shí)施例三中Vi2＜0情形執(zhí)行逼近跟蹤，其運(yùn)行方式與對(duì)應(yīng)實(shí)施例三的電壓迭加法同，同樣可得到A4輸出電壓是R03=R3R04VjVi1Vi2.]]>實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2相乘。利用電壓迭加法的電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)的四象限乘法器，對(duì)應(yīng)實(shí)施例五。
核心電路如圖10所示，Vz為逼近跟蹤測(cè)試端。取Rj=VjVmR05,]]>并取R'j2=RA3R5(R05+Rj2)R05R'A3.]]>在逼近跟蹤階段K13接J12，K14接J21，K15、K16、K17斷開，可得η＝(R05Vj+Rj2Vi2)/〔(R05+Rj2)Vj〕在輸出階段K13接J11，K14接J22，K15、K16、K17接通，可得比例放大器A6輸出電壓是V04=R'A3R6Rj2RA3R5(R05+Rj2)VjVi1Vi2]]>實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2相乘。
利用電壓迭加法的間接跟蹤式四象限乘法器，對(duì)應(yīng)實(shí)施例六。
核心電路如圖11，其中以采用電流輸出型阻抗網(wǎng)為例進(jìn)行說明。
取Rj3≤VjVmR06,]]>由實(shí)施例六知阻抗網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η滿足η=a5R06+Rj3(R06Vj+Rj3Vi2),]]>(式中a5與(6.2)式中a5含意相同，下同)如取R8=RA4(R06+Rj3)a5R06R'A4Vj]]>
則由圖11可算出比例放大器A8輸出電壓是V05=-(I2+I3)R7=···=a5R'A4R7Rj3(R06+Rj3)RA4Vi1Vi2]]>實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2相乘。
實(shí)施例八利用數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼變換的四象限乘法器。
本實(shí)施例僅適用于二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)，本實(shí)施例中所涉及的開關(guān)阻抗網(wǎng)均為二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)，以下不再說明。本實(shí)施例是實(shí)施例三、四、五、六的變形，省去了其中Vi2極性判別及求sgn(Vi2)Vj的工作，其工作原理框圖如圖12，圖中“”表示一加法環(huán)節(jié)，指向的箭頭表示信號(hào)流向，開關(guān)K的接通和斷開表示是否把信號(hào)-a6′Vi1傳送到加法環(huán)節(jié)，即K接通時(shí)Po1為網(wǎng)絡(luò)輸出加-a6′Vi1；K斷開時(shí)Po1為網(wǎng)絡(luò)輸出。本實(shí)施例基本思想是引入電壓Vm1(＞0，為常量)，選取Vm1＞|Vi2|max，使Vi2+Vm1≥Vm1/2n，選取電路參數(shù)使由n+1位網(wǎng)絡(luò)對(duì)電壓Vm1跟蹤的結(jié)果恰好與n+1位二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼(bnbn-1…b0)2＝(10…0)2＝<2n>2(n+1)對(duì)應(yīng)，利用n+1位二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)對(duì)電壓Vi2+Vm1進(jìn)行逼近跟蹤，可保證n+1位二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)對(duì)Vi2+Vm1實(shí)現(xiàn)跟蹤后得到的n+1位數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼(bnbn-1…b0)2不出現(xiàn)全0。
當(dāng)對(duì)Vi2+Vm1實(shí)現(xiàn)跟蹤后得到的n+1位數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼(bnbn-1…b0)2的最高位bn就是Vi2的極性，bn＝1對(duì)應(yīng)Vi2≥0，bn＝0對(duì)應(yīng)Vi2＜0；而其絕對(duì)同余碼 正好對(duì)應(yīng)|Vi2|，以另一n位二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)作為乘法操作網(wǎng)絡(luò)，以 各位控制乘法操作網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)各位數(shù)據(jù)開關(guān)，故乘法操作網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η滿足η=a6′(bnbn-1...b0)2‾‾=a6|Vi2|]]>(a6′＞0、a6＞0均為正常量)如取 作為乘法操作開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼。以bn作sgn(Vi2)Vi1中的Vi1符號(hào)控制信號(hào)，即當(dāng)bn＝1時(shí)取Vi1，當(dāng)bn＝0時(shí)取-Vi1作為網(wǎng)絡(luò)輸入，則網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)Po=ηsgn(Vi2)Vi1=a6′(bnbn-1...b0)2‾‾sgn(Vi2)Vi1=a6Vi1Vi2]]>實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2相乘。其實(shí)在實(shí)際電路運(yùn)行中并無需求出 按以下操作即可。
本實(shí)施例可以敘述為對(duì)Vi2+Vm1進(jìn)行逼近跟蹤步驟由n+1位網(wǎng)絡(luò)逼近跟蹤電路對(duì)Vi2+Vm1進(jìn)行逼近跟蹤得到n+1位二進(jìn)制碼(bnbn-1…b0)2。
保存跟蹤狀態(tài)下的數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼步驟把跟蹤狀態(tài)下的n+1位數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼(bnbn-1…b0)2存入n+1位并入并出寄存器。
得到結(jié)果步驟設(shè)n+1位并入并出寄存器的各位同相端輸出信號(hào)為Qn，Qn-1…，Q0，各位反相輸出端輸出信號(hào)為 … 當(dāng)Qn＝1時(shí)取Vi1作為乘法網(wǎng)絡(luò)輸入并以Qn-1，Qn-1，…，Q0控制n位二進(jìn)制乘法操作阻抗網(wǎng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)，以乘法網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)作為輸出電參數(shù)，此時(shí)輸出電參數(shù)Po1=ηVi1=-a6′(bn-1bn-2···b0)2Vi1=-a6′(bnbn-1...b0)2‾‾Vi1=a6Vi1Vi2;]]>當(dāng)Qn＝0時(shí)取-Vi1作為乘法網(wǎng)絡(luò)輸入并以 … 控制n位二進(jìn)制乘法操作阻抗網(wǎng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)，并再引入電參數(shù)Po′＝-a6′Vi1與乘法網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)相加后作為最后輸出，故總的輸出電參數(shù)為Po1=-ηVi1-a6′Vi1=-a6′[(b‾n-1b‾n-2...b‾0)2+1]Vi1=-a6′(bnbn-1...b0)2‾‾Vi1=]]>-a6Vi1|Vi2|=a6Vi1Vi2]]>綜上，恒有輸出為Po1＝a6Vi1Vi2實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2相乘。
以下僅以實(shí)施例十說明對(duì)實(shí)施例六的具體改造。對(duì)于實(shí)施例三、四、五的改造可舉一反三地進(jìn)行，具體改造方法略。在對(duì)于實(shí)施例三、四、五的改造中逼近跟蹤網(wǎng)和乘法網(wǎng)可用同一個(gè)n+1位二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)兼作兩用(逼近跟蹤結(jié)果bnbn-1…b0保存后僅用阻抗網(wǎng)的n位作乘法操作網(wǎng)即可)。
實(shí)施例九本實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)實(shí)施例三所述乘法方法的四象限乘法裝置。本裝置中的網(wǎng)絡(luò)可采用任一種二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)，在本實(shí)施例中以采用n位R-2R二進(jìn)制權(quán)電流式T型開關(guān)電阻網(wǎng)為例進(jìn)行說明，n位R-2R二進(jìn)制權(quán)電流式T型開關(guān)電阻網(wǎng)如圖2所示，為方便起見以下簡(jiǎn)稱n位R-2R二進(jìn)制權(quán)電流式T型開關(guān)電阻網(wǎng)為T型開關(guān)電阻網(wǎng)。所述裝置的核心部分電路原理如圖13。由實(shí)施例三可知。本裝置可采用通常反饋比較型二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器中所采用的任何一種逼近方法(如通常使用的逐位比較法、計(jì)數(shù)比較法等)完成逼近過程，實(shí)現(xiàn)η對(duì)Vi2的跟蹤，本裝置以計(jì)數(shù)比較逼近法為例進(jìn)行說明。
圖13是本實(shí)施例電路原理圖的核心部分，圖中序號(hào)所代表的是1.時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，2.雙向計(jì)數(shù)器，3.符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)，4.第二待相乘電壓Vi2，5.T型開關(guān)電阻網(wǎng)，6.基準(zhǔn)電壓Vj，7.第一待相乘電壓Vi1，8.輸出電壓Vo6。
圖中K18是一個(gè)單刀雙擲電子開關(guān)，K19是一個(gè)單刀三擲電子開關(guān)，K20、K21、K22、K23是單刀單擲電子開關(guān)，各電子開關(guān)置于時(shí)鐘脈沖及相關(guān)邏輯電路信號(hào)的統(tǒng)一管理下。A9、A10、A11是三個(gè)運(yùn)算放大器，其中RA5＝RA5′使A9成為一反相器。A10接為一比例放大器，作為輸入放大和阻抗變換級(jí)。A11兼作輸出放大器和檢測(cè)器、符號(hào)識(shí)別器。本裝置由一脈沖發(fā)生器提供時(shí)鐘脈沖作為全裝置協(xié)調(diào)工作的時(shí)鐘信號(hào)及為雙向計(jì)數(shù)器提供觸發(fā)脈沖。
反相器、比例放大器、T型開關(guān)電阻網(wǎng)、輸出放大器、脈沖發(fā)生器、雙向計(jì)數(shù)器、符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)，反相器通過開關(guān)K19與比例放大器A10連接，比例放大器輸出與T型開關(guān)電阻網(wǎng)的輸入端連接，T型電阻網(wǎng)的輸出端通過開關(guān)K20與A11反相輸入端連接，A11作為符號(hào)識(shí)別器控制符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)，符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)及檢測(cè)輸出Vy與控制雙向計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方向的邏輯電路連接，雙向計(jì)數(shù)器各位輸出與T型開關(guān)電阻網(wǎng)的各數(shù)據(jù)開關(guān)控制端連接；脈沖發(fā)生器與雙向計(jì)數(shù)器、相關(guān)邏輯電路及電路中各相關(guān)電子開關(guān)的控制端連接。
本實(shí)施例當(dāng)采用電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)時(shí)在網(wǎng)絡(luò)輸出端串聯(lián)一電阻再接到A11反相輸入端即可。所述裝置的各電子開關(guān)位置因所處步驟及電路運(yùn)行狀態(tài)的不同而不同，為簡(jiǎn)化說明將圖13所述裝置在各運(yùn)行步驟中的各開關(guān)狀態(tài)分別列表。
符號(hào)處理步驟識(shí)別和保存待相乘電壓Vi2的正負(fù)號(hào)。
本步驟是識(shí)別和記錄待相乘電壓Vi2的正負(fù)號(hào)。設(shè)本過程經(jīng)歷1個(gè)時(shí)鐘周期。這時(shí)的開關(guān)狀態(tài)如表1所示表1，本步驟各開關(guān)狀態(tài)。其中Φ為開關(guān)任意狀態(tài)，0為斷開狀態(tài)，1為接通狀態(tài)

對(duì)照表1和圖13可見，第二待相乘電壓Vi2接入正負(fù)號(hào)識(shí)別器A11時(shí)y點(diǎn)的電壓Vy與Vi2產(chǎn)生對(duì)應(yīng)關(guān)系Vy＞0對(duì)應(yīng)Vi2＜0、Vy＜0對(duì)應(yīng)Vi2＞0，對(duì)所獲Vi2符號(hào)保存后以備以后使用。
跟蹤步驟導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟導(dǎo)入待相乘電壓Vi2，導(dǎo)入帶符號(hào)基準(zhǔn)電壓-R'A6RA6sgn(Vi2)Vj.]]>本步驟將帶符號(hào)基準(zhǔn)電壓-R'A6RA6sgn(Vi2)Vj]]>導(dǎo)入T型開關(guān)電阻網(wǎng)輸入端用于與Vi2進(jìn)行比較，這時(shí)的開關(guān)狀態(tài)如表2所示表2 表中x為A9輸出端，其他符號(hào)意義同表1。

對(duì)照表2和圖13，此時(shí)sgn(Vi2)Vj接入A10的輸入端，第二待相乘電壓Vi2通過電阻Ro7接入T型開關(guān)電阻網(wǎng)的輸出端，A11這時(shí)是檢測(cè)器，A11的輸出端點(diǎn)y的電壓為VyoVy狀態(tài)(＞0或＜0)被用于控制雙向計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向，計(jì)數(shù)器的各個(gè)輸出端控制T型電阻網(wǎng)對(duì)應(yīng)各數(shù)據(jù)開關(guān)。
檢測(cè)比較子步驟設(shè)本過程經(jīng)歷m個(gè)時(shí)鐘周期。在如表2中的K18——K23開關(guān)狀態(tài)下，由于sgn(Vi2)Vj通過接為比例放大器的運(yùn)算放大器A10，T型開關(guān)電阻網(wǎng)輸入電壓為-R'A6RA6sgn(Vi2)Vj.]]>此時(shí)Z節(jié)點(diǎn)即為實(shí)施例三中的測(cè)試端，注意到此時(shí)網(wǎng)絡(luò)輸入電壓為-R'A6RA6sgn(Vi2)Vj,]]>并注意此時(shí)是在比較器輸出端進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合實(shí)施例三獲以下調(diào)控方法。
調(diào)控子步驟A11的輸出端y點(diǎn)電壓Vy通過計(jì)數(shù)器影響T型開關(guān)電阻網(wǎng)各數(shù)據(jù)開關(guān)的控制端，具體方法是T型開關(guān)電阻網(wǎng)各個(gè)開關(guān)Ki的控制端受控于計(jì)數(shù)器的對(duì)應(yīng)第i位同相輸出端Qi(0≤i≤n-1)，當(dāng)Qi＝1時(shí)KRi接T型開關(guān)電阻網(wǎng)輸出端、Qi＝0時(shí)KRi接地，雙向計(jì)數(shù)器的工作方式為如果Vi2＞0則當(dāng)時(shí)鐘脈沖上升沿到來時(shí)如Vy＜0進(jìn)行一次加計(jì)數(shù)，反之進(jìn)行一次減計(jì)數(shù)；如果Vi2＜0則當(dāng)時(shí)鐘脈沖上升沿到來時(shí)如Vy＜0進(jìn)行一次減計(jì)數(shù)，反之進(jìn)行一次加計(jì)數(shù)。只要計(jì)數(shù)脈沖足夠快，m及n足夠大且Vi2不變號(hào)，則本過程結(jié)束時(shí)定可實(shí)現(xiàn)η對(duì)|Vi2|跟蹤。
實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟當(dāng)實(shí)現(xiàn)η對(duì)|Vi2|跟蹤時(shí)有
Vi2R07-ηR'A6RA6sgn(Vi2)Vj=0⇒]]>η=RA6|Vi2|R07R'A6Vj=a7|Vi2|,]]>其中a7=RA6R07R'A6Vj]]>為正常量所以一旦Vi2R07-ηR'A6RA6sgn(Vi2)Vj=0]]>成立，即達(dá)到η對(duì)|Vi2|的跟蹤。切換子步驟逼近過程經(jīng)歷m個(gè)時(shí)鐘周期后計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，并保持此時(shí)的狀態(tài)(注意，此時(shí)η=RA6|Vi2|R07R'A6Vja7|Vi2|]]>一定成立)，即T型開關(guān)電阻網(wǎng)的數(shù)據(jù)開關(guān)也保持在這個(gè)時(shí)候的狀態(tài)。
切換及接入待相乘電壓步驟將K18——K23狀態(tài)進(jìn)行切換。K18——K23的狀態(tài)如表3所示表3.表中的符號(hào)意義與表1、表2相同。

切換完成后sgn(Vi2)Vi1已接入A10反相輸入端。
得出結(jié)果步驟設(shè)本過程經(jīng)歷m1個(gè)時(shí)鐘周期。對(duì)照?qǐng)D13和表3，可以看出，Vi2、Vj已斷開，sgn(Vi2)Vi1已接入A10反相輸入端，由于這時(shí)T型開關(guān)電阻網(wǎng)處于η對(duì)Vi2的跟蹤狀態(tài)，T型開關(guān)電阻網(wǎng)的輸出電流也即流經(jīng)R9的電流為Iz=Io=-ηR'A6RA6sgn(Vi2)Vi1]]>運(yùn)算放大器A11處于比例放大器狀態(tài)，在A11輸出端出現(xiàn)V06=-R9Iz=ηR'A6R9RA6sgn(Vi2)Vi1=(RA6|Vi2|R07R'A6Vj)R'A6R9RA6sgn(Vi2)Vi1=R9R07VjVi1Vi2]]>
完成了對(duì)任意符號(hào)的Vi1與Vi2的乘法。
重復(fù)以上過程，則每隔1+m+m1個(gè)時(shí)鐘周期A11輸出m1個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)間段長(zhǎng)度的Vi1、Vi2之乘積。
實(shí)施例十本實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)實(shí)施例八對(duì)實(shí)施例六改造的四象限乘法裝置，其核心電路如圖14，本實(shí)施例中以采用n位R-2R二進(jìn)制權(quán)電流式T型開關(guān)電阻網(wǎng)(如圖2所示，以下簡(jiǎn)稱為T型電阻網(wǎng))作為乘法操作網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行說明。取RA7＝RA7′使A12成為一反向器。令Vi2＝0時(shí)對(duì)應(yīng)的A-D轉(zhuǎn)換器輸入值為Vm2，得到Vm2=R08VjR08+Rj⇒]]>RjR08=Vj-Vm2Vm2---(10.1)]]>令Vi2‾=|Vi2|max,]]>為保證n+1位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器量化輸出值不出現(xiàn)全0，應(yīng)有(R08Vj-RjVi2‾)/(R08+Rj)≥R08Vj/[2n(R08+Rj)]⇒]]>RjR08≤(1-1/2n)VjV‾i2---(10.2)]]>取R08和Rj使?jié)M足(10.2)式，并選取電路參數(shù)使n+1位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器的量化輸出數(shù)值(10…0)2＝2n所對(duì)應(yīng)的模擬輸入電壓正好為Vm2。
由圖14可知n+1位A-D轉(zhuǎn)換器的量化輸出信號(hào)值滿足(bnbn-1…b0)2＝a8(Ro8Vj+Rj4Vi2)/(Ro8+Rj4)，以上a8為一個(gè)由A-D轉(zhuǎn)換器參數(shù)所決定的正常量。將(10.1)式代入上式并注意到Vm2與n+1位A-D轉(zhuǎn)換器的量化輸出值2n對(duì)應(yīng)，可得到
(bnbn-1···b0)2=···=2n(1+(Vj-Vm2)Vi2Vm2Vj)---(10.3)]]>故當(dāng)Vi2≥0時(shí)bn＝1，當(dāng)Vi2＜0時(shí)bn＝0。
將n+1位A-D轉(zhuǎn)換器的每個(gè)采樣周期輸出的二進(jìn)制量化值bnbn-1…b0存入n+1位并入并出寄存器，設(shè)n+1位并入并出寄存器的各位同相端輸出信號(hào)為Qn，Qn-1，…，Q0，各位反相輸出端輸出信號(hào)為 … 設(shè)n位T型電阻網(wǎng)(乘法操作網(wǎng)絡(luò))傳遞系數(shù)η滿足η＝aT(bTn-1bTn-2…bT0)2以上aT為正常量，各bTi是T型開關(guān)電阻網(wǎng)第i位數(shù)據(jù)開關(guān)控制信號(hào)(0≤i≤n-1)取R11=RA8aTR'A8]]>(注意本實(shí)施例中aT量綱為電導(dǎo))。
電路動(dòng)作方式為當(dāng)Qn＝1時(shí)K24接Vi1，K25斷開并以Qn-1，Qn-2，…，Q0各信號(hào)控制n位T型網(wǎng)各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)，當(dāng)Qn＝0時(shí)K24接A12輸出端，K25接通并以 … 各信號(hào)控制n位T型網(wǎng)各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)。故當(dāng)Vi2≥0時(shí)(對(duì)應(yīng)bn＝1)A14輸出電壓是A07=R'A8RA8R10ηVi1]]>代入(10.3)式后得到A14輸出電壓是V07=2naTR'A8V12RA8Vm2R10Vi1=2n(Vj-Vm2)RA8R10RA8Vm2VjaTVi1Vi2]]>當(dāng)Vi2＜0(對(duì)應(yīng)bn＝0)時(shí)，利用(1.1)、(1.2)式及(10.3)式并代入R11=RA8aTR'A8]]>得到A14輸出電壓是V07=-R10[Vi1/R11+R'A8RA8ηVi1]]]>
=-R10Vi1[aTR'A8RA8+R'A8RA8aT(Q‾n-1Q‾n-2...Q‾0)2]]]>=-R'A8R10RA8aTVi1[1+(b‾n-1b‾n-2...b‾0)2]]]>=-R'A8R10RA8aTVi1{1-[(bnbn-1...b0)2‾+1]}]]>=R'A8R10RA8aTVi1(bnbn-1...b0)2‾]]>=R'A8R10RA8aTVi1[(bnbn-1···b0)2-2n]]]>=R'A8R10RA8aTVi1[2n(1+(Vj-Vm2)Vi2Vm2Vj)-2n]]]>=2n(Vj-Vm2)R'A8R10RA8Vm2VjaTVi1Vi2]]>綜上，恒有A14輸出為V07=2n(Vj-Vm2)R'A8R10RA8Vm2VjaTVi1Vi2]]>實(shí)現(xiàn)了Vi1、Vi2的四象限相乘。不斷重復(fù)以上過程則得到連續(xù)不斷的乘積輸出。
以上僅舉了兩個(gè)較能反映本專利思想及技巧的乘法器裝置實(shí)施例，但已足以說明實(shí)施例一至實(shí)施例八在各種實(shí)際乘法器裝置中的使用方法。例如如何使用電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)、如何設(shè)計(jì)單象限乘法器、如何利用實(shí)施例八原理對(duì)實(shí)施例三、四、五進(jìn)行改造等，僅需作簡(jiǎn)單改變即可，顯然本專利尚可同時(shí)用作Vi2數(shù)字采樣及Vi1、Vi2的乘法，不再一一列舉。
以上所述，僅是本發(fā)明的典型實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明原理及技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，包括阻抗元件及開關(guān)連接而成的一個(gè)開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的輸入電參數(shù)為Pi，網(wǎng)絡(luò)的輸出電參數(shù)為Po稱η＝Po/Pi為傳遞系數(shù)，電路中與網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)相關(guān)的各固定參數(shù)綜合為一個(gè)已知正常量a，兩個(gè)待相乘電參數(shù)分別為Pi1、Pi2，其特征在于所述的步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電參數(shù)Pi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；跟蹤步驟根據(jù)Pi2的數(shù)值狀態(tài)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，使傳遞系數(shù)η滿足η＝a|Pi2|，即達(dá)到傳遞系數(shù)η對(duì)|Pi2|跟蹤；接入待相乘電參數(shù)步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入sgn(Pi2)Pi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)輸出端獲得Po＝ηsgn(Pi2)Pi1＝a|Pi2|sgn(Pi2)Pi1＝aPi1Pi2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的網(wǎng)絡(luò)為電壓輸入型網(wǎng)絡(luò)，基準(zhǔn)電壓Vj，Vj是一個(gè)已知正常量，待相乘電參數(shù)為電壓，即Pi1＝Vi1、Pi2＝Vi2、Pj＝Vj，其特征在于所述的跟蹤步驟的子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)的輸入端，將Vi2接入比較電路相應(yīng)輸入端；檢測(cè)比較子步驟將網(wǎng)絡(luò)輸出端的輸出電參數(shù)Po與Vi2通過比較電路進(jìn)行比較；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減??；實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到使網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η＝ηk或ηk+1滿足Vjηk≤α‾|Vi2|≤Vjηk+1]]>成立，達(dá)到跟蹤；切換的子步驟將基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj和Vi2與網(wǎng)絡(luò)及比較電路斷開；接入待相乘電壓步驟保持達(dá)到η=a|Vi2|(a=α‾/Vj)]]>成立時(shí)網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，也就是跟蹤狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)輸出端獲得Po＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝aVi1Vi2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的網(wǎng)絡(luò)是電流輸出型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)為電流，即Po＝Io，在網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接電阻R0，并將網(wǎng)絡(luò)輸出端和電阻R0連接的連接點(diǎn)作為測(cè)試端，其特征在于所述的步驟和子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)輸入端，將Vi2接入電阻R0的懸空端；檢測(cè)比較子步驟檢測(cè)此時(shí)測(cè)試端的輸出電壓V0k；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減小；實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有Vi2R0-ηsgn(Vi2)Vj=0,]]>所以η＝a1|Vi2|，其中a1=1R0Vj]]>為正常量；切換的子步驟將基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj與網(wǎng)絡(luò)輸入端斷開，將Vi2與電阻Ro的懸空端斷開；接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入電壓sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)的輸出端是電流輸出，輸出電流是Io＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a1|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝a1Vi1Vi2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的是電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接電阻Rz，在電阻Rz的另一端連接電阻R01，并將電阻Rz和電阻R01連接的連接點(diǎn)作為測(cè)試端，其特征在于所述的步驟和子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓-sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)輸入端，將Vi2接入電阻R01的懸空端；檢測(cè)比較子步驟檢測(cè)此時(shí)測(cè)試端的輸出電壓V0k；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減??；實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有Vi2R01-ηsgn(Vi2)RZVj=0]]>，得到η＝a2|Vi2|，其中a2=RZR01Vj]]>為正常量切換的子步驟將基準(zhǔn)電壓-gn(Vi2)Vj與網(wǎng)絡(luò)輸入端斷開，將Vi2與電阻R01的懸空端斷開；接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入電壓sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在網(wǎng)絡(luò)的輸出端輸出電壓是Vo＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a2sgn(Vi2)|Vi2|Vi1＝a2Vi1Vi2。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的網(wǎng)絡(luò)是電壓輸出型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)為電壓，即Po＝Vo，在網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接電阻R02’，電阻R02’的另一端連接運(yùn)算放大器A的反相輸入端，在運(yùn)算放大器的同相輸入端連接電阻R02，電阻R02的另一端連接單刀雙擲開關(guān)K1撥動(dòng)端，K1的另外兩個(gè)接點(diǎn)一個(gè)接地，另一個(gè)接Vi2，在運(yùn)算放大器的反相輸入端與輸出端之間串聯(lián)一單刀單擲開關(guān)K2和電阻R1，運(yùn)算放大器的輸出端是測(cè)試端，其特征在于選取Vj≥|Vi2|max及所述的步驟和子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；導(dǎo)入基準(zhǔn)電壓Vj及電壓Vi2的子步驟將帶符號(hào)的基準(zhǔn)電壓sgn(Vi2)Vj接入網(wǎng)絡(luò)輸入端，將開關(guān)K1接Vi2，關(guān)斷K2；檢測(cè)比較子步驟檢測(cè)此時(shí)測(cè)試端的輸出電壓V0k；調(diào)控子步驟將比較結(jié)果用于控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)，以使比較電路測(cè)試端的電壓V0k的絕對(duì)值|V0k|減??；實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟反復(fù)重復(fù)以上檢測(cè)比較子步驟和調(diào)控子步驟，直到逼近跟蹤階段結(jié)束，此時(shí)有ηsgn(Vi2)Vj＝Vi2故η=Vi2Vjsgn(Vi2)=|Vi2|Vj]]>所以η＝a3|Vi2|，其中a3=1Vj]]>為正常量，切換子步驟將基準(zhǔn)電壓sgn(Vi2)Vj與網(wǎng)絡(luò)輸入端斷開，將開關(guān)K1撥至接地，接通K2；接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)和K1、K2的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入電壓-sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟在比例放大器A輸出，輸出電壓是Vo1=η[-sgn(Vi2)Vi1](-R1R02′)=R1R02′VjVilVi2=a4VilVi2]]>，其中a4=R1R02′Vj]]>為正常量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，包括n位A-D轉(zhuǎn)換器、n位并入并出寄存器、數(shù)據(jù)開關(guān)編碼器，所使用的網(wǎng)絡(luò)為電壓輸入型網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的檢測(cè)跟蹤步驟的子步驟符號(hào)處理步驟對(duì)輸入電壓Vi2的極性進(jìn)行判斷和記錄；模-數(shù)轉(zhuǎn)換子步驟將輸入電壓Vi2的絕對(duì)值|Vi2|轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；保存A-D轉(zhuǎn)換器輸出步驟將A-D轉(zhuǎn)換器對(duì)|Vi2|采樣得到的數(shù)字量化信號(hào)存入n位并入并出寄存器；編碼子步驟將n位并入并出寄存器輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)開關(guān)控制編碼；實(shí)現(xiàn)跟蹤子步驟用編碼子步驟得到的控制編碼控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，即達(dá)到傳遞系數(shù)η對(duì)|Vi2|跟蹤，此時(shí)有η＝a5|Vi2|，a5為正常量；接入待相乘電壓步驟保持網(wǎng)絡(luò)各數(shù)據(jù)開關(guān)的狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)的輸入端接入sgn(Vi2)Vi1；得到結(jié)果步驟此時(shí)在網(wǎng)絡(luò)輸出端得到輸出Po＝ηsgn(Vi2)Vi1＝a5|Vi2|sgn(Vi2)Vi1＝a5Vi1Vi2。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5、6之一所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，其特征在于使用Vi2′＝Vi2+Vm代替Vi2輸入，并選取Vm值保證Vi2′≥0，從而保證恒有sgn(Vi2′)＝1；再在輸出中扣除Vm帶來的附加影響，得到乘積Vi1Vi2，因此省去了所述的符號(hào)處理步驟及求sgn(Vi2)Vj和sgn(Vi2)Vi1的工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5、6之一所述的參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法，所使用的網(wǎng)絡(luò)是二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)，其特征在于選取電路參數(shù)Vm1＞|Vi2|max，使Vi2+Vm1≥Vm1/2n，選取電路參數(shù)使由n+1位網(wǎng)絡(luò)對(duì)電壓Vm1跟蹤的結(jié)果恰好與n+1位二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼(bnbn-1…b0)2＝(10…0)2＝<2n>2(n+1)對(duì)應(yīng)；省去了符號(hào)處理步驟及求sgn(Vi2)Vj的工作；和獲取跟蹤狀態(tài)下的n+1位數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼(bnbn-1…b0)2；以及得到結(jié)果步驟用n+1位二進(jìn)制開關(guān)阻抗網(wǎng)對(duì)電壓Vi2+Vm1進(jìn)行逼近跟蹤步驟；保存跟蹤狀態(tài)下的數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼步驟把跟蹤狀態(tài)下的n+1位數(shù)據(jù)開關(guān)控制碼(bnbn-1…b0)2存入n+1位并入并出寄存器；得到結(jié)果步驟設(shè)n+1位并入并出寄存器的各位同相端輸出信號(hào)為Qn，QN-1，…，Q0，各位反相輸出端輸出信號(hào)為 ；當(dāng)Qn＝1時(shí)取Vi1作為乘法網(wǎng)絡(luò)輸入并以Qn-1，Qn-2，…，Q0控制n位二進(jìn)制乘法操作阻抗網(wǎng)數(shù)據(jù)開關(guān)，以乘法網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)作為輸出電參數(shù)，此時(shí)輸出電參數(shù) 當(dāng)Qn＝0時(shí)取-Vi1作為乘法網(wǎng)絡(luò)輸入并以 控制n位二進(jìn)制乘法操作阻抗網(wǎng)數(shù)據(jù)開關(guān)，并再引入電參數(shù)Po′＝-a6′Vi1與乘法網(wǎng)絡(luò)輸出電參數(shù)相加后作為最后輸出，故總的輸出電參數(shù)為 =-a6Vil|Vi2|=a6Vi1Vi2.]]>
9.一種參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法裝置，包括反相器、比例放大器、T型開關(guān)電阻網(wǎng)、輸出放大器、脈沖發(fā)生器、n位雙向計(jì)數(shù)器、符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)，其特征在于反相器與比例放大器連接，比例放大器輸出與T型開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接，T型開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出端與輸出放大器連接，輸出放大器與符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)連接，符號(hào)雙穩(wěn)態(tài)及檢測(cè)輸出Vy與控制雙向計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)方向的邏輯電路連接，雙向計(jì)數(shù)器與T型開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)的各數(shù)據(jù)開關(guān)控制端連接；脈沖發(fā)生器與雙向計(jì)數(shù)器、相關(guān)邏輯電路及電路中各相關(guān)電子開關(guān)的控制端連接。
10.一種參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法裝置，包括反相器、比例放大器、n位二進(jìn)制T型開關(guān)電阻網(wǎng)、輸出放大器、脈沖發(fā)生器、n+1位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器、n+1位并入并出寄存器，其特征在于反相器與比例放大器連接，比例放大器與T型開關(guān)電阻網(wǎng)的輸入端連接，T型開關(guān)電阻網(wǎng)的輸出端與輸出放大器連接；A-D轉(zhuǎn)換器輸出與并入并出寄存器輸入端連接，并入并出寄存器輸出與T型開關(guān)電阻網(wǎng)各數(shù)據(jù)開關(guān)的控制端連接，脈沖發(fā)生器與n+1位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器、相關(guān)邏輯電路及電路中各相關(guān)電子開關(guān)的控制端連接，取R08和Rj使?jié)M足RjR08≤(1-1/2n)VjV-i2,]]>選取電路參數(shù)使n+1位二進(jìn)制A-D轉(zhuǎn)換器的量化輸出數(shù)值(10…0)2＝2n所對(duì)應(yīng)的模擬輸入電壓正好為Vm2，并選取Ri1=RA8aTRA8′,]]>R11一端經(jīng)開關(guān)K25連接Vi1，R11另一端連接到輸出放大器A14反相輸入端；將n+1位A-D轉(zhuǎn)換器的每個(gè)采樣周期輸出的二進(jìn)制量化值bnbn-1…b0存入n+1位并入并出寄存器，設(shè)n+1位并入并出寄存器的各位同相端輸出信號(hào)為Qn，Qn-1，…，Q0，各位反相輸出端輸出信號(hào)為 ，在輸出階段當(dāng)Qn＝1時(shí)K24接Vi1，K25斷開并以Qn-1，Qn-2，…，Q0各信號(hào)控制n位T型網(wǎng)各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)，當(dāng)Qn＝0時(shí)K24接A12輸出端，K25接通并以 各信號(hào)控制T型網(wǎng)各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)開關(guān)，以保證在任何情況下流經(jīng)R10的電流均滿足與 成正比從而A14輸出與Vi1Vi2成正比。
全文摘要
本發(fā)明參數(shù)變換式模擬信號(hào)乘法的方法和裝置，是一種模擬信號(hào)的計(jì)算方法和裝置，特別涉及一種對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行乘法運(yùn)算的方法和裝置。本發(fā)明利用開關(guān)阻抗網(wǎng)絡(luò)的線性特性及阻抗特性精確可控之性質(zhì)，通過使網(wǎng)絡(luò)傳遞系數(shù)η＝P
文檔編號(hào)H03H7/00GK101013462SQ20071007983
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者姚侗 申請(qǐng)人:姚侗