Функциональный преобразователь напряжения

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности работы функционального преобразоваг теля напряжения. Функциональный пре образователь содержит операционный . усилитель-I, первый, второй, третий четвертый и пятки ключи 2-6, первый (Л со «VI О5 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 137 108 А1 (5!) 4 С 06 Г 7/26 ура; ьру 4Я,. ц „.13,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21.) 4118024/24-24 (22) 17.06.86 (46) 23.02.88.,Бюл. Ф 7, (71) Минский радиотехнический институт. (72) В.А.Кешишьян и Л.И. Гончарик (53) 681.3(088.8) (56) Ленк Дж. Руководство для пользо, вателей операционных усилителей.

Связь, 1978, с.194-198, рис.4.5.

Авторское свидетельство СССР

Ф 830429, кл. 6 06 G 7/26, 1981. (54) ФУНКЦИОНАЛЬН11Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕHHR (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и Может найти применение в аналоговых вычислительных машинах. 11елью изобретения является повышение точности работы функционального преобразова-. теля напряжения, Функциональный пре образователь содержит операционный усилитель I, первый, второй, третий четвертый и пятый ключи 2-6, первый

13 запоминаищий конденсатор 7, генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, дифференцирующий эдемент 10, инвертор

11, разрядный клич 12, элемент 13 с односторонней проводимостью, вход 14, шину нулевого потенциала 15, выход

16, выходы генератора импульсов 1719, выход элемента с односторонней проводимостью 20, дополнительный операционный усилитель 21, первую пару ключей 22, 23, вторую пару ключей

;24, 25, второй запоминающий конденсатор 26, третью пару ключей 27, 28, третий запоминающий конденсатор 29, 76108 четвертую пару ключей 30, 31, четвертый запоминающий конденсатор 32, пятую пару кличей ЗЗ, 34, шестуи пару ключей 35, 36, пятый запоминающий конденсатор 37, седьмую пару кличей

38, 39, восьмую пару ключей 40, 41 и шестой запоминающий конденсатор 42, Достижение поставленной цели обеспечено благодаря исключению из преобразователя накопительных конденсаторов

sa счет введения дополнительного операционного усилителя, коммутируемых запоминающих конденсаторов и восьми пар кличей. l ил.

Изобретение относится к преобразователям напряжения с формированием сигнала, описываемого линейной или нелинейной функцией, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения — повышение точности работы преобразователя.

На чертеже приведена схема функционального преобразователя напряже- 10 ния.

Функциональный преобразователь содержит операционный усилитель 1, первый 2, второй 3, третий 4, четвертый

5 и пятый 6 ключи, первый запоминающий конденсатор 7, генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, дифференцирующий элемент 10, инвертор 11, раз-," рядный ключ 12, элемент 13 с односто- 20 ронней проводимостью, вход 14, шину

15 нулевого потенциала, выход 16, первый 17, второй 18 и третий 19 выходы генератора 8 импульсов, выход

20 элемента с односторонней проводи- 25 мостью, дополнительный операционный усилитель 21, первую пару ключей.22 и 23, вторую пару ключей 24 и 25, второй запоминающий конденсатор 26, третью пару ключей 27 и 28,.третий 3О запоминающий конденсатор 29, четвертую пару ключей 30 и 31 четвертый запоминающий конденсатор 32, пятую пару ключей 33 и 34, шестую пару ключей 35 и 36, пятый запоминающий конденсатор 37, седьмую пару ключей

38 и 39, восьмую пару ключей 40 и

41 и шестой запоминающий конденсатор

42, соединенные по приведенной схеме.

Функциональный преобразователь напряжения работает следующим образом.

В начальный (первый)момент времени на выходе 18 генератора 8 импульсов появляется сигнал, который поступает на управляющие входы ключей 3, 5; 22,25,28,30,33,35,39 и 41, в результате чего эти ключи замыкаются.

На выходе 17 генератора 8 импульсов появляется сигнал, который передается через делитель 9 частоты и дифференцируищий элемент 10 на управляющий вход первого ключа 2, в результате чего этот ключ замыкается и первый конденсатор 7 заряжается до напряжения, действующего на входе 14. На выходе 16 операционного усилителя 1 в этот момент времени имеется напряжение, величина которого зависит ст отношения емкостей первого 7 и второго 26 конденсаторов, т.е. (1) = — .U

С, С

Учитывая, что С „= С, и что напряжение U„ является постоянной величиной Б,= Б„, напряжение на выходе 16 можно записать следующим образом:

V Ä(1) = U..

В то же время напряжение на выходе 16 через открытый ключ 28 запоминается до следующего такта на третьем конденсаторе 29. Так как в этот

1376108

У м(п) = 2 Ub.

a- = 1, то0„(З)

С

С,ь (3) = — — т1Фь (2)

С1 Си

С7ь Сь

С . Си что = — Х, Су> Сь

-X-U (2) = — U, Ст! ь С 1

Х цьt

2 момент времени четвертый конденсатор

32 незаряжен, через закрытый ключ 30 на инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя 21 напря5 жение не поступает и, следовательно, на выходе дополнительного операционного усилителя 21 в этот момент времени напряжение отсутствует.

Время нахождения первого ключа 2 10 в замкнутом состоянии определяется длительностью импульса с выхода дифференцирующего элемента 10. Следующее замыкание ключа 2 происходит с приходом по переднему фронту очередного импульса с выхода делителя 9 частоты.

С появлением импульса в момент времени и = 2 на выходе 19 генератора 8 импульсов замыкаются ключи 4, 20

6,23,24,27,31,34,36,38 и 40. В этот момент времени осуществляется разряд третьего конденсатора 29, который заряжен в момент времени t = 1 через открытый второй ключ 27 и подключен 25 к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя 21.

На выходе дополнительного опера ционного усилителя 21 имеется напряжение, равное 30

U !(2) С ь(1) °

41

Обозначим С „/С, через Х. Тогда

U (2) = Х U „, (1) . Это напряжение через открытые ключи 4 и 6 перезаряжает первый конденсатор 7 до напряжения 11 „ (2), существующее в это время на выходе дополнительного операционного усилителя 21, в результате чего на выходе операционного усилителя 1 40 сформируется напряжение

U .(2) = — U„(2) Х,U,. 1

В этот же момент времени происходит запоминание выходного напряжения 4 с выхода 16 на четвертом конденсаторе

32 через открытый ключ 31.

В следующий момент времени t 3 вновь включаются ключи 33, 3,5,22,25, 28,30,35,39 и 41. Происходят соот- .50 ветствующие перезаряды конденсаторов

7, 26, 29, 32, 37 и 42. Учитывая, Для и-го момента времени, которое ограничено длительностью импульса с выхода делителя 9 частоты, напряжение на выходе будет .

U (n) — Х U«(n-1)=X U,. с

IIyc ть

Су Сзз

Х вЂ” — С =С С =С Х=е

° 19 Ь2 > З +l °

4е 3 l

Uä(n) е" -U, Пусть Х 2. Тогда на выходе 16 формируется функциональная зависимость

Таким образом, в общем случае для текущего момента времени выходное напряжение равно

° .П !ь(п) = Х где t=0,1,2,3... — моменты времени, соответствующие импульсам от генеpampa 8 импульсов °

Элемент 13 с односторонней проводимостью введен для исключения работы источника напряжения U„4 на низкоомный выход операционного усилителя

21.

Таким образом, путем изменения коэффициента передачи дополнительного операционного усилителя 21, определяемого отношением С,/С „ при С„ =С „, С, = С 1, и изменяя входную величину U, и частоту генератора 8 импульсов, можно воспроизводить при постоянном Х функции с различной крутизной. Кроме того, отсутствие накопительных конденсаторов в преобразователе (все запоминающие конденсаторы являются коммутируемыми) приводит к повышению точности, так как коммутируемые запоминающие конденсаторы по каждому такту генератора 8 импульсов переэаряжавтся до нового установив шегося состояния, исключая явление накопления паразитного заряда на конденсаторах.

В момент времени, определяемый коэффициентом деления делителя 9 частоты, замысается разрядный ключ 12.

В результате этого сигнал на выходе операционного усилителя 1 снижается до нуля. Далее процессы повторяются.

108

5 1376 изобретения

Формула ццццПП Заказ 790/49

Тираж 704 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Функциональный преобразователь напряжения, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потен-циала, первый и второй запоминающие конденсаторы, элемент с односторонней проводимостью, последовательно включенные первый, второй, третий, четвертый и пятый ключи, генератор импульсов, делитель частоты, дифференцирующий элемент, инвертор и разрядный ключ, включенный меяду шиной нулевого потенциала и выходом операционного усилителя, который является выходом преобразователя, свободный информационный вывод первого ключа яв1 ляется информационным входом преобразователя, а объединенные информационные выводы первого и второго,второго и третьего, третьего и четвертого, четвертого и пятого ключей подключены соответственно к выходу эле- 25 мента с односторонней проводимостью, к первой обкладке первого запоминающего конденсатора, к инвертирующему входу операционного усилителя и к второй обкладке первого запоминающего конденсатора, первый выход генератора импульсов через последовательно включенные делитель частоты и дифференцирующий элемент подключен к управляющему входу первого ключа, а второй и третий выходы генератора импульсов соединены с управляющими входами соответственно второго и четвертого и третьего и пятого ключей, управляющий вход разрядного ключа через 0 инвертор подключен к выходу дифференцирующего элемента, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше ния точности, он содержит дополнительный операционный усилитель, третий, четвертый, пятый и шестой запоминающие конденсаторы и восемь пар последовательно включенных ключей, причем объединенные информационные выводы ключей первой и второй пар соединены соответственно с первой и второй об50 кладками второго запоминающего конденсатора, а свободные информационные выводы первых и вторых ключей первой и второй пар подключены соответственно к инвертирующему входу и к выходу операционного усилителя, объединенные информационные выводы ключей третьей и четвертой пар подключены к одним из обкладок соответственно третьего и четвертого запоминающих конденсаторов, другие обкладки которых соединены с шиной нулевого потенциала, свободные информационные выводы первых ключей третьей . и четвертой пар объединены между собой и со свободными информационными выводами первых ключей пятой и седьмой пар и подключены к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя, выход которого соединен со свободными информационными выводами первых ключей шестой и восьмой пар и со входом элемента с односторонней проводимостью, свободные информационные выводы вторых ключей третьей и четвертой пар подключены к выходу операционного усилителя, объединенные информационные выводы ключей пятой и шестой пар подключены к первой и второй обкладкам пятого запоминающего конденсатора, а объединенные информационные выводы ключей седьмой и восьмой пар — к первой и второй обкладкам шестого запоминающего конденсатора, свободные информационные выводы вторых ключей пятой, шестой, седьмой и восьмой пар и неиннертирующий вход дополнительного операционного усилителя соединены с шиной нулевого потенциала, управляющие входы первых ключей первой, четвертой и шестой пар и управляющие входы вторых ключей второй и третьей, седьмой и восьмой пар соединены с вторым выходом генератора импульсов, третий выход которого подключен к управляющим входам первых ключей, второй, третьей, седьмой и восьмой пар и к управляющим входам вторых ключей, первой, четвертой, пятой и шестой пар, свободный информационный вывод пятого ключа соединен с объединениыми информационными входами первого и второго ключей.