Матричные умножители

Традиционным для ЭВМ является способ перемножения чисел на основе последовательных сдвигов операндов и параллельного сложения полученных после сдвигов частичных произведений. Для множительных устройств такого типа разработаны варианты реализации, позволяющие экономно использовать оборудование, работающие под управлением микропрограмм.

В 80-е годы появились матричные множительные устройства высокого быстродействия, но более сложные аппаратно. Выпускаются в виде ИМС высокого уровня интеграции.

Дифференциальный каскад:

Серия КР1002: имеется умножитель 16´16 с выработкой произведения из 32 разрядов с возможностью округления до 16 разрядов. На выходе – буферные каскады с тремя состояниями.

Длительность операции умножения (8´8), (12´12) и (16´16) для перемножителя указанной серии – 100, 110, 130 нс.

16-разрядный умножитель-аккумулятор.

К1813ВТ1 имеет возможность накопления результатов умножения. Выполняет операции с двойной точностью. В зависимости от управляющих сигналов могут выполнять операции6 умножения двух 16-разрядных чисел, умножение с накоплением результата, умножение с вычитанием предыдущего результата, округлением сохранение результата, предварительная загрузка аккумулятора. Числа – в прямом либо дополнительном коде. Длительность выполненных операций – 150-250 нс.

Использование ОУ как многоцелевого аналогового элемента.

Инвертирующий усилитель:

Операция . R1/малое

. большое/малое

Повторитель напряжения:

. Весьма больше/малое.

Аналоговый интегратор:

. R/малое.

Аналоговый дифференциатор:

. /малое.

Усилитель тока:

. 0/малое.

Инвертирующий сумматор:

. . - мало.

Неинвертирующий сумматор:

- большое. - мало

Вычитатель:

Вычитатель – сумматор:

Вычитатель-усилитель:

Усилитель с регулируемым усилением.

.

Логарифмирующий усилитель:

.

Использует нелинейные свойства вольт-амперной характеристики перехода.

Инвертирующий повторитель с балансным выходом: эта схема используется для питания двухтактных каскадов и других схем, требующих напряжений, симметричных относительно земли.

поэтому:

.

Источник напряжения:

.

Источник тока:

Дифференциальный усилитель с весьма большим входным сопротивлением.

Прецизионный линейный выпрямитель:

Для объяснения работы: пусть мгновенное значение входного напряжения является отрицательным. На выходе при этом будет положительный сигнал. Диод смещается в обратном направлении, отключая резистор . Ток при этом течет через цепь в точку «виртуального нуля». Мгновенное значение при составит:

.

Справедливость равенства сохраняется в области весьма малых значений при которых в обычных диодных цепях эффект выпрямления отсутствует.

При положительных мгновенных значениях диод отключается. Точка .

Таким образом, схема выпрямляет линейно отрицательную полуволну входного сигнала, инвертируя при этом его фазу.

при < 0.

Виртуальный ноль.

Идеальный операционный усилитель имеет два входа:

Считаем коэффициент усиления такого усилителя .

Охватим такой ОУ отрицательной связью:

В такой схеме любой малый сигнал , оказавшийся на входе будет усилен и передан по цепи обратной связи обратно во входную цепь. При этом входное возмущение должно быть скомпенсировано так, чтобы в стационарном состоянии (режим равновесия) сигнал стал равным нулю, а точка 1 оказалась так называемым виртуальным (фактическим) нулем.

Предположение, что = 0 существенно упрощает расчеты, связанные с анализом ОУ.