вход Вход Регистрация



Традиционным для цифровых устройств (конкретно в ЭВМ) является выше рассмотренный способ, т.е. 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, работающее под управлением микропрограмм.

Это матричные множительные устройства высокого быстродействия, но более сложные аппаратурно. Они выпускаются в виде ИМС высокого уровня интеграции, т.е. принадлежат к типовым функциональным узлам широкого применения.

Структура матричных умножителей тесно связана со структурой математических выражений, описывающих операцию умножения.

Пусть имеются два целых двоичных числа без знаков и (на примере четырехразрядных). Перемножение этих чисел выполняется по выше рассмотренной схеме

 

a3 a2 a1 a0
b3 b2 b1 b0
a3b0 a2b0 a1b0 a0b0
+ a3b1 a2b1 a1b1 a0b1
a3b2 a2b2 a1b2 a0b2
a3b3 a2b3 a1b3 a0b3
p7 p6 p5 p4 p3 p2 p1 p0

 

 

Согласно схеме произведение выражается числом

 

 

Члены вида aibj, где и , вырабатываются параллельно во времени с помощью конъюнкторов. Сложение в столбцах (суммирование многих слагаемых) можно выполнять различными способами, а время суммирования будет практически определять и время умножения.

Блоки матричных перемножителей могут быть просто множительными (МБ) или множительно-суммирующими (МСБ). Множительный блок для перемножения четырехразрядных операндов (рисунок 4.21, а) содержит 16 конъюнкторов и 12 одноразрядных сумматоров.

Для МБ с одинаковыми разрядностями операндов числа конъюнкторов и одноразрядных сумматоров выражаются соответственно формулами n2 и n(n-1) (n – разрядность операндов).

 

Рисунок 4.21 – Структуры матричного множительного блока (а);

множительно-суммирующего блока (б); его условное обозначение (в)

 

МСБ реализует операцию P=AB+C+D. Для операндов и предусматриваются дополнительные входы (рисунок 4.21, б). Условное обозначение МСБ показано на рисунке 4.21, в (для примера показан МСБ с m=4 и n=2).

Для МБ и МСБ (рисунок 4.21) максимальное время умножения определяется наиболее длинной цепью передачи сигнала (правая диагональ плюс нижний ряд матрицы). При перемножении двух n-разрядных чисел

 

 

где tк – задержка конъюнктора; tsm время суммирования в одноразрядном сумматоре.

Нижний ряд матрицы есть в сущности параллельный сумматор с последовательным переносом. Если заменить его сумматором с параллельным переносом, то время выполнения операций сократится до

 

 

где tсп - время суммирования в сумматоре с параллельным переносом.

Матричные умножители большой размерности строят нз модулей меньшей размерности, в качестве которых можно использовать как МБ, так и МСБ. В первом случае потребуются дополнительные модули специальных сумматоров поразрядной структуры (Wallace trees), имеющиеся в некоторых сериях ИМС. Во втором случае дополнительные модули не требуются.

 

Случайные новости

3.5 Параллельный инвертор с геометрическим суммированием двух напряжений

Рассмотренные выше фазовые методы не позволяют обеспечить изменение выходного напряжения инвертора в широком диапазоне. В то же время, в ряде случаев необходимо кроме стабилизации выходного напряжения осуществлять и регулирование этого напряжения в заданном диапазоне. Такое требование, например, предъявляется к преобразователям частоты, предназначенным для частотного регулирования скорости короткозамкнутого асинхронного двигателя. Для решения подобной задачи можно использовать метод, описанный в [20] и получивший название метода геометрического суммирования. Структурная схема преобразователя, построенного по этому принципу, показана на рис. 3.11(а). Преобразователь содержит два одинаковых блока П1 и П2, каждый из которых представляет собой параллельный инвертор с неуправляемым обратным выпрямителем. Система управления формирует два сигнала управления и , которые, в общем случае, могут быть сдвинуты по фазе друг относительно друга на угол . Величина этого угла может изменяться от нуля до некоторого максимального значения, теоретически стремящегося к 180 электрическим градусам. Выходное напряжение, подаваемое на нагрузку, является геометрической суммой напряжений каждого блока, так как вторичные обмотки выходных трансформаторов соединены последовательно. Векторная диаграмма, поясняющая принцип регулирования, представлена на рис. 3.11(б). Теоретически, при изменении угла от нуля до , напряжение на нагрузке изменяется от номинальной величины до нуля. На практике, достижимый диапазон регулирования выходного напряжения преобразователя ограничен. В принципе, регулирование выходного напряжения методом геометрического суммирования предполагает синусоидальную форму напряжений, из которых складывается напряжение нагрузки. Если же выходные напряжения блоков несинусоидальны, то, следовательно, они содержат высшие гармоники, которые при появлении фазового сдвига будут суммироваться с кратными углами, что приводит к изменению спектрального состава выходного напряжения. Например, при угле


сдвига между первыми гармониками 60 градусов, третьи гармоники будут сдвинуты на 180 градусов, что приведет к их подавлению, а при угле 120 градусов третьи гармоники будут сдвинуты на 360 градусов и, следовательно, будут суммироваться. Соответственно, для других гармоник при увеличении угла сдвига будет наблюдаться их увеличение при других значениях угла сдвига. Таким образом, при уменьшении первой гармоники выходного напряжения высшие гармоники могут наоборот суммироваться, что приводит к искажению формы выходного напряжения.

С другой стороны, как видно из векторной диаграммы, представленной на рис. 3.11(б), ток нагрузки, являющийся общим для обоих блоков, сдвинут по фазе по отношения к напряжениям и на разные углы. Действительно, если ток нагрузки имеет индуктивный характер и сдвинут по отношению к напряжению нагрузки на угол , то угол сдвига тока по отношению к напряжению в одном блоке равен:

, (3.9)

а в другом блоке, соответственно,

. (3.10)

Как видно из (3.9) и (3.10), в блоке П2 ток носит всегда индуктивный характер, а в блоке П1 ток может быть емкостным. Поэтому в литературе [20] эти блоки называют, соответственно, индуктивным и емкостным. На рис. 3.12 показана векторная диаграмма для "индуктивного" блока, а на рис. 3.13, - для "емкостного". На рисунках пунктиром обозначено перемещение области существования тока при изменении угла регулирования. Как видно из приведенных построений, при увеличении угла регулирования происходит перегрузка емкостного блока из-за быстрого возрастания циркуляционного тока. Кстати, на рис. 3.12 хорошо видно, что при изменении угла , и в индуктивном блоке необходимо увеличивать ток коммутирующей емкости, так как траектория перемещения области существования тока нагрузки пересекает линию MN, проведенную обычным способом при условии .

Описанные выше недостатки метода геометрического суммирования в совокупности с относительной сложностью схемы привели к тому, что этот метод не нашел широкого применения. В то же время, описанная система - одна из немногих, обеспечивающих возможность рекуперации энергии из нагрузки в звено постоянного тока, что, например, необходимо для частотно-регулируемого электропривода переменного тока в режиме торможения.

 

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру