专利名称：一种乘除法器件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动控制技术领域，特别是指一种乘除法器件。
背景技术：
在核电控制领域中，需要设置乘除法板状插件，该插件用来测量回路冷却水的温度与压力，根据温度与压力的变化对应的电压，将变化的电压输出信号送与下级插件，从而由系统进行控制。具体来说，需要设置一插件，把三路输入电压信号进行乘或除或乘除运算，输出一个与输入值成比例的电压信号。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种乘除法器件，以实现上述将输入电压信号进行乘或除或乘除运算输出一个与输入值成比例的电压信号。本发明提供的乘除法器件，包括第一输入端适配电路1，用于接收所要变换的不同的电压信号；第二输入端适配电路2、第三输入端适配电路3，分别用于将输入的电压转换为特定区间值的电压；KM变换电路4和KD变换电路5，分别与第二输入端适配电路2和第三输入端适配电路3相连，用于将所接收的电压乘以系数进行比例变换生成一 KM或KD参数；运算电路6，与第一输入端适配电路1、KM变换电路4和KD变换电路5，用于对第一输入端适配电路1接收的电压信号根据KM和KD参数进行运算，生成一个与第一输入端适配电路1输入值成比例的电压信号；输出电路7，与运算电路6相连，用于将运算电路6所生成的电压信号输出；供电电路，用于为上述各个部件生成所需电压。由上，可以实现上述将输入电压信号进行乘或除或乘除运算输出一个与输入值成比例的电压信号。其中，所述第一输入端适配电路1包括依次连接的滤波电路11、过压保护电路12 和放大器电路13，还具有一电压偏置电路14，与一放大器电路13相连。由上，可以实现对第一输入端信号的滤波、过压保护、信号放大、电压偏置。其中，所述第二输入端适配电路2包括依次连接的滤波和过压保护电路21、放大器电路22、输入限幅电路23和一放大器电路对，还包括连接在放大器电路M另一输入端的并联的电压偏置电路25和函数发生器电路26。由上，可以实现对第二输入端信号的滤波、过压保护、信号放大、电压偏置、限幅。其中，所述第三输入端适配电路3包括依次连接的滤波和过压保护电路31、一放大器电路32，还包括连接在放大器电路32另一输入端的电压偏置电路33。由上，可以实现对第三输入端信号的滤波、过压保护、信号放大、电压偏置。[0019]其中，所述KM变换电路4包括依次连接的增益调节电路41、一放大器电路42、切换电路43、一放大器电路44，还包括与第二个所述放大器电路44另一输入端连接的电压偏置电路45。其中，所述KD变换电路5包括依次连接的增益调节电路51、一放大器电路52、另一放大器电路53，还包括与第二个所述放大器电路53另一输入端连接的电压偏置电路M。其中，所述运算电路6包括芯片RC4200AN。其中，所述输出电路7包括依次相连的调零电路71、一放大器电路72、另一放大器电路73、过压保护电路74，还包括连接在第二个所述放大器电路73输出端的电压偏置电路75。由上，可以实现对第二输入端信号的滤波、过压保护、信号放大、电压偏置、电压调零。由上可以看出，本发明可以实现上述将输入电压信号进行乘或除或乘除运算输出一个与输入值成比例的电压信号。
图1为本发明乘除法电路原理图；图2为本发明乘除法电路中的El输入匹配电路的原理图；图3为本发明乘除法电路中的E2输入匹配电路的原理图；图4为本发明乘除法电路中的E3输入匹配电路的原理图；图5为本发明乘除法电路中的KM变换电路的原理图；图6为本发明乘除法电路中的KD变换电路的原理图；图7为本发明乘除法电路中的运算器电路的原理图；图8为本发明乘除法电路中的输出电路的原理图；图9为本发明乘除法电路中的电源电路的原理图。
具体实施方式
本发明的乘除法器件所形成的插件用于接收测量回路冷却水的温度或压力的电压信号，并将输入电压信号进行乘或除或乘除运算，输出一个与输入值成比例的电压信号。如图1示出了本发明乘除法器件的电路原理图，需要说明的是，图1中下述电路各个部分中的电路仅示出了主要器件，具体每个部分可参见图2 9的电路原理图。包括第一输入端适配电路1、第二输入端适配电路2、第三输入端适配电路3、与第二输入端适配电路2连接的KM变换电路4，与第三输入端适配电路3连接的KD变换电路5、与第一输入端适配电路1、KM变换电路4和KD变换电路5相连的运算电路6、与运算电路6连接的输出电路7以及为该乘除法器件供电的电源电路。其中第一输入端适配电路1用于接收所要变换的不同的电压信号，所述电压信号可以是测量回路冷却水的温度传感器或压力传感器所提供的电压信号，该电压信号的值为1 5VDC或-2 +2VDC (DC指直流电)；第二输入端适配电路2与KM变换电路4形成乘法系数变换电路，其中第二输入端适配电路2用于将输入的1 5VDC转换为0 4VDC，并提供给KM变换电路4，KM变换电路4则将所提供的电压信号乘以系数进行比例变换；第三输入端适配电路3与KD变换电路5形成除法系数变换电路，其中第三输入端适配电路3用于将输入的1 5VDC转换为0 4VDC，并提供给KD变换电路5，KD变换电路5则将所提供的电压信号乘以系数进行比例变换；运算电路6用于接收KM变换电路4或/和KD变换电路5的系数，将第一输入端适配电路1所输入的电压进行乘(当除法因子KD为1时)、除(当乘法因子KM为1时)或乘除(当乘法与除法因子不为1时)运算，生成一个与输入值成比例的电压信号。输出电路7用于将运算电路6所生成的电压信号输出，以供其他器件使用，其中所生成的电压信号值为1 5V DC或-2 +2VDC。供电电路(图1中未示出)用于为上述各个部件生成所需电压，提供电源，如向第二输入端适配电路2、第三输入端适配电路3提供所需电压信号，以及为上述各个部件提供电路中所需的不同电压。下面结合图2到9本发明进一步进行详细说明。如图2示出了第一输入端适配电路1，用于接收的输入信号El并转换为0 4VDC 所需电压。下面对该电路进行说明该第一输入端适配电路1包括依次连接在该第一输入端适配电路1输入端到输出端之间的滤波电路11、过压保护电路12和放大器电路13，还具有一电压偏置电路14，与放大器电路13相连。其中，电压偏置电路14包括一放大器U8:l，通过对连接放大器U8:l —输入端的电位器 Pl进行调节，可实现放大器U8:1将其电压偏置电路14输出端提供-1或+2V的电压。当第一输入端适配电路1的输入信号El在1 5V变化时，上述放大器U8 1可调节电位器Pl以使电压偏置电路14输出-IV的偏置，从而使得在放大器电路13的输出端 (即放大器U5 2的输出端)将信号变成0 4V。同理，当输入信号El在-2 +2V变化时， 上述放大器U8:1可调节电位器Pl以使电压偏置电路14输出+2V的偏置，从而使得在放大器电路13的输出端(即放大器的输出端)将信号变成0 4V。上述滤波电路11由电阻电阻(R-C)电路实现，具体由图中R51与电容C3串联构成，对输入信号进行滤波。上述过压保护电路由串联的电阻R53、正反接的稳压二极管Ti与Z4构成，用于避免输出到放大器电路13中的放大器TO 2上过电压。如图3示出了第二输入端适配电路2，用于接收的输入信号E2并转换为0 4VDC 所需电压。下面对该电路进行说明该第二输入端适配电路2包括依次连接在该第二输入端适配电路2输入端到输出端之间的滤波和过压保护电路21、放大器电路22、输入限幅电路23和放大器电路M，还包括连接在放大器电路M另一输入端的并联的电压偏置电路25和函数发生器电路26。其中，滤波和过压保护电路21由R-C电路实现滤波，即图中电阻R2与电容Cl构成输入滤波，由与电容Cl并联的稳压管Zl实现过压保护。输入限幅电路23由并联的放大器U2:1与U2:2构成，通过电位器P18与P17控制低位与高位的限幅。函数发生器电路沈由其包含的放大器U4:1及周边电路构成，由与放大器U4:1 —输入端连接的电位器P19调节拐点，由与放大器U4:1输出端连接的电位器P20调节斜率， 由此可以对输入信号范围内(1 5V)的任何一点由斜率控制输入信号的增长变化，其中拐点为0 100%可调，斜率为-10% +10%可调。电压偏置电路25由放大器U4:2和与其一端连接的电位器P2构成，提供-IV偏置电压，将1 5V的输入信号在放大器电路24 (即保护放大器U3:l的输出端)输出端变为 0 4V。如图4示出了第三输入端适配电路3，用于接收的输入信号E3并转换为0 4VDC 所需电压。下面对该电路进行说明该第三输入端适配电路3包括依次连接在该第三输入端适配电路3输入端到输出端之间的滤波和过压保护电路31、放大器电路32，还包括连接在放大器电路32另一输入端的电压偏置电路33。其中，该第三输入端适配电路3输入端包括开关CE: 1，用于控制输入信号来源，当 CE: 1的1-8端闭合，CE: 1的7-2断开时，接收外部信号，当CE: 1的1_8端断开，CE: 1的7_2 闭合时，接收经由电阻R90送来的内部信号。滤波和过压保护电路31由R34和C2构成R-C滤波电路、由与C2并联的稳压管Zl 构成过压保护电路。电压偏置电路33通过其电位器P3可产生-IV的偏置电压，将输入的1 5V的电压信号在第三输入端适配电路3的输出端(即放大器Ul: 2的输出端)变成0 4V。如图5示出了 KM变换电路4，用于将来自第二输入端适配电路2输出的电压进行比例变化。KM变换电路4包括依次串联的增益调节电路41、放大器电路42、切换电路43、放大器电路44，还包括与放大器电路44正输入端连接的电压偏置电路45。其中，增益调节电路41包括三组电阻开关电路，阻值不同，其中两组并联连接再接入放大器电路42的正输入端、另一组接入放大器电路42的负输入端，来自第二输入端适配电路2输出的电压由电位器PlO进行调节，通过与开关CC3、CC2、CC4的不同配合，形成不同的增益K2，从而使得放大器电路42输出端(即放大器的输出端)形成一个与输入信号成固定比例的电压信号，即(E2-1)XK2。切换电路43中的开关CM4用来控制信号加在放大器电路44中的放大器的正输入端或者负输入端。电压偏置电路45包括串联的电位器P12和电阻网络，电阻网络包括串联的电阻 R79-R82,且每个电阻均与一开关CB并联，通过开关CB开闭，形成偏置电压a2，范围为0 10. 24V 可调。放大器电路44的输出信号(即放大器的输出信号)为与E2输入信号成比例的电压信号叠加一个正或负的偏压信号，即KM。输出公式为KM= ((E2-1)XK2 士 a2)/4。如图6示出了 KD变换电路5，用于将来自第三输入端适配电路3输出的电压进行比例变化。KD变换电路5包括依次串联的增益调节电路51、放大器电路52、放大器电路53， 还包括与放大器电路53正输入端连接的电压偏置电路M。其中，增益调节电路51包括三组电阻开关电路，阻值不同，其中两组并联连接再接入放大器电路52的正输入端、另一组接入放大器电路52的负输入端，来自第三输入端适配电路3输出的电压由电位器Pll进行调节，通过与开关⑶3、⑶2、⑶4的不同配合，形成不同的增益K3，从而使得放大器电路52输出端(即放大器U7:l的输出端)形成一个与输入信号成固定比例的电压信号，S卩(E3-1)XK3。电压偏置电路M包括串联的电位器P13和电阻网络，电阻网络包括串联的电阻 R83-R86,且每个电阻均与一开关CA并联，通过开关CA开闭，形成偏置电压a3，范围为0 10. 24V 可调。放大器电路44的输出信号(即放大器U7:2的输出信号)为与E2输入信号成比例的电压信号叠加一个正或负的偏压信号，即K D。输出公式为KD= ((E3-l)XK3+a3)/4。如图7示出了运算电路6，主要采用了芯片RC4200AN，该芯片属于“模拟的乘法”芯片中的一种，由于该芯片为现有技术，故不再赘述。其中芯片第8脚，为乘法因子KM输入端；芯片第5脚，为除法因子KD输入端；芯片第1脚，为输入信号El适配器输入端；芯片第 4脚，为乘法芯片的输出端。运算电路将输入端信号进行处理，通过输出端输出信号为VO = (E1-1)KM/KD或VO = (E1+2)KM/KD。其中连接芯片的电位器P4、P5、P6与其周围的电阻网络构成了失调调节电路，用以调节芯片的失调电压。如图8示出了输出电路7，用于调整运算电路6输出的信号。输出电路7包括依次相连的调零电路71、放大器电路72、放大器电路73、过压保护电路74，还包括连接在放大器电路73输出端的电压偏置电路75。其中，从芯片RC4200AN的输出电压送至放大器电路72的放大器U5 1的负端。其输出端与负端之间连接反馈电位器P7，用以调节输出信号的满度。调零电路71包括一用于产生一个偏置电压C的电位器P14，用来调节输出电压的零点。还包括与电位器P14连接的切换开关CM15，用于控制偏置电压加到所述放大器TO: 1 的正或负端，从而与乘法器芯片RC4200AN的输出电压进行叠加或者相减。过压保护电路74由串联的稳压管Z5与Z6构成，防止过压，对下级插件进行保护。电压偏置电路75由连接至不同电压的开关CE:4与CE:2构成，来控制插件输出范围 1 5V DC 或-2 +2VDC。本输出电路使得插件输出信号为VO = (E1-1)KM/KD士C或VO = (El+2)KM/ KD 士 C。如图9示出了本实用新型的电源电路。电源电路的实现可以有多种多样，下面仅进行简述。其中，+^VDC供电电源由插针20脚输入，经过LM317MP将电压转为+13V。+13V电压经过LH0070变换成+10. 24V.电位器P8可产生+5V的内部输入信号，去向E3输入端。 放大器U8 2产生一个+6. 4V的电压，作为三路输入信号的偏置电压源VR。HEF4011与周边电路构成了振荡器，变压器Tl将+13V电压转变为-13V，提供给所需的部件。由上，通过调节上述相应部件的偏压和增益，当KD和KM值分别为1时，可以实现单一乘法或除法，否则为乘除运算。下面简介单一乘法输入端E3通过使其开关CE 0-7)闭合、CE (8-1)打开，并将5V电压信号送入输入端。经过偏压与增益的调整，使U7:2的输出信号满足a3+k3(E3-l) =4V，此时，除法因子为1，插件具备单一乘法功能。输入信号E3也可由外部直接输入5V信号。当插件完成单一乘法功能，其插件电压输出公式为V0 = El X KM士C单一除法输入端E2接受外部5V电压信号。经过偏压与增益的调整，使TO 2的输出信号满足a2 士 k2(E2-l) = 4V，此时，乘法因子为1，插件具备单一除法功能。当插件完成单一除法功能，其插件电压输出公式为V0 = E1/KD士C乘除运算当U7:2与U6:2的输出信号在任何情况下都不为4V时，插件具备乘除运算功能。 即如上文描述，当插件完成乘除运算功能，其输出公式为V0 = E1XKM/KD士C以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种乘除法器件，其特征在于，包括第一输入端适配电路(1)，用于接收所要变换的不同的电压信号； 第二输入端适配电路O)、第三输入端适配电路(3)，分别用于将输入的电压转换为特定区间值的电压；KM变换电路(4)和KD变换电路(5)，分别与第二输入端适配电路⑵和第三输入端适配电路(3)相连，用于将所接收的电压乘以系数进行比例变换生成一 KM或KD参数；运算电路(6)，与第一输入端适配电路(1)、KM变换电路(4)和KD变换电路(5)，用于对第一输入端适配电路(1)接收的电压信号根据KM和KD参数进行运算，生成一个与第一输入端适配电路(1)输入值成比例的电压信号；输出电路(7)，与运算电路(6)相连，用于将运算电路(6)所生成的电压信号输出； 供电电路，用于为上述各个部件生成所需电压。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一输入端适配电路(1)包括 依次连接的滤波电路(11)、过压保护电路(1 和放大器电路(13)，还具有一电压偏置电路(14)，与一放大器电路(1 相连。
3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第二输入端适配电路( 包括 依次连接的滤波和过压保护电路(21)、放大器电路(22)、输入限幅电路和一放大器电路(24),还包括连接在放大器电路04)另一输入端的并联的电压偏置电路0 和函数发生器电路(26)。
4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第三输入端适配电路C3)包括 依次连接的滤波和过压保护电路(31)、一放大器电路(32)，还包括连接在放大器电路(32)另一输入端的电压偏置电路(33)。
5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述KM变换电路(4)包括依次连接的增益调节电路(41)、一放大器电路(42)、切换电路(43)、一放大器电路 (44),还包括与第二个所述放大器电路G4)另一输入端连接的电压偏置电路05)。
6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述KD变换电路( 包括依次连接的增益调节电路(51)、一放大器电路(52)、另一放大器电路(53)， 还包括与第二个所述放大器电路(5 另一输入端连接的电压偏置电路(54)。
7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述运算电路6包括芯片RC4200AN。
8.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述输出电路(7)包括依次相连的调零电路(71)、一放大器电路(72)、另一放大器电路(73)、过压保护电路 (74),还包括连接在第二个所述放大器电路(7 输出端的电压偏置电路(75)。
专利摘要本实用新型提供了一种乘除法器件，包括第一输入端适配电路，用于接收所要变换的不同的电压信号；第二输入端适配电路、第三输入端适配电路，分别用于将输入的电压转换为特定区间值的电压；KM变换电路和KD变换电路，分别用于将所接收的电压乘以系数进行比例变换生成一KM或KD参数；运算电路，用于对第一输入端适配电路接收的电压信号根据KM和KD参数进行运算，生成一与第一输入端适配电路输入值成比例的电压信号；输出电路，用于将运算电路所生成的电压信号输出；供电电路，用于为上述各个部件生成所需电压。使用本实用新型，可以实现将输入电压信号进行乘或除或乘除运算输出一个与输入值成比例的电压信号。
文档编号G06F7/52GK201974796SQ20112005034
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月28日 优先权日2010年10月19日
发明者侯婷, 李岩, 杨晓奇, 王宇, 邱建文 申请人:中国广东核电集团有限公司, 中科华核电技术研究院有限公司北京分公司