Функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Цель изобретения - повышение быстродействия функционального преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в функциональном преобразователе содержится операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, коммунатор 3, блок запоминающих конденсаторов 4, коммутатор 5, блок запоминающих конденсаторов 6 и блок упраления 7. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1580403 A 1

Р1) С 06 С 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ционно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при .построении информационно-измерительных систем. Цель изобретения — повышение быстродействия функционального преобразователя. Поставленная цепь достигается тем, что в функциональном преобразователе содержится операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, коммутатор 3, блок запоминающих конденсаторов 4, коммутатор.

5, блок запоминающих конденсаторов 6 и блок управления 7. 1 ил. I (21) 4609227/24 24 (22) 23. 11.88 (46) 23.07.90. Бюл. 1« 27 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия, Великой Октябрьской социалистической революции (72) И.l0.Сергеев (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1« 1016799, кл. С 06 G 7/26, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1« 1191892, кл. G 05 F 1/44, 1978. (54) ФУНКЦИОНАЛЪНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к информаЦ

olp

+ynp

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

1580403

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построеНии информационно-измерительных систем.

Цель изобретения — повышение быстродействия функционального преобразо. вателя.

На чертеже приведена схема преоб10 разователя .

Функциональный преобразователь содержит операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2 коммутаt

95 тор 3, группу 4 запоминающих конденсаторов, коммутатор 5, группу 6 запоминающих конденсаторов и блок 7 управления, информационный вход 8 и управляющий вход 9.

Примером построения .блока 7 управ- 20 ления может служить совокупность включенных последовательно генератора 10, счетчика 11 импульсов, дешифратора 12 и схем 13 совпадения, а также дешифратора 14 с соответствующими связями.

Работа преобразователя осуществляется следующим образом.

По команде "Старт" счетчик 11 на чинает подсчитыватьимпульсы генератора 10, Дешифратор 12, дешифрируя состояния счетчика 11, формирует импульсы управления, поступающие на схемы 13 совпадения, на которые также поступает выходной код дешифратора 14, являющийся результатом нелинейного 35 преобразования входного кода. Импульсы с выхода схем 13 совпадения поступают на коммутаторы 3 и 5, осуществ.ляющие подключение конденсаторов групп 4 и 6 соответственно к выходу 4О операционного усилителя i (группу 4) и к входу устройства (группу 6).

Процесс преобразования состоит из нескольких циклов. Цикл начинается зарядом конденсаторов группы 4 до 45 напряжения, равного выходному напряжению преобразователя (заряжаются только те конденсаторы, которым соответствуют логические единицы в коде, управляющем коммутатором 3), с 50 последующим их разрядом на вход операционного усилителя 1, образующего интегратор совместно с интегрирующим конденсатором 2. Затем аналогично осуществляется заряд конденсаторов группы 6 через коммутатор 5 напряжением на входе 9 преобразователя U и последующий их разряд на вход интегратора. В обоих случаях заряды конденсаторов групп 4 и 6 передаются конденсатору 2. После окончания заданного числа циклов счетчик 11 прекращает подсчет импульсов генератора

10, а дешифратор 12 выдает сигнал

ll 11

Конец преобразования, который поступает на цифровой выход преобразователя.

Емкости конденсаторов каждой из групп 4 и 6 соотносятся между собой, например, как веса разрядов двоичного числа, т.е. они могут быть равными

2 С, 2 С,...2 С, где С вЂ” емкость конденсатора соответствующего разряда минимального веса. Таким образом, если на вход 8 преобразователя поступают коды N) и N,которые дешифратоl2 э ром 14 преобразуются соответственно

1 1 в коды N и N, управляющие непосредственно коммутаторами 6 и 4 соответственно, то суммарные заряды, передаваемые группами 6 и 4 конденсатору 2, в этом случае равны

К

- ql = V„C Q а12 хсзр

1=1 1 2 еыкс Ь 2 =ЧеихсЯ2

I-s

1 =I где а и Ь; — значения двоичных цифр

i-х разрядов кодов

N, и N соответственно.

Предположим, перед началом преобразования напряжение на выходе операционного усилителя 1 равно U . Тогда б после окончания первого цикла напряжение на выходе устройства станет равным

V CN1 CN V С11

1 +Х 1 аЛ + с с с и l1 l1

CNl, где Q = 1 — — —; С „- емкость конденС„ сатора 2.

После окончания п-ro цикла

Ч Х CN1

+ 1 (11

С

О э и )=r где j — порядковый номер цикла, ° j=

=1,п.

В последнем выражении первый член представляет собой геометрическую прогрессию со знаменателем прогрессии Q> сходящую при выполнении нера-, венства (О 1 <1, а второй член V Q" при этом же условии убывает по абсолютной величине, если и

Воспользовавшись известными формулами для геометрической прогрессии, запишем выражение для определения вы158Р4О3 ходного напряжения после окончания переходного процесса в установившемся режиме

Формула изобретения к виду й(16

Vs„„= V„10 (2)

Это выражение является уравнением преобразования. Очевидно, что N легко представимо в виде суммы слагаемых

N Nf N1 где И, и И, например, целая и дробная части N.

В этом случае уравнение преобразования можно переписать,в следующем виде

Составитель Л.Снимщикова

Редактор В.Данко Техред H.Õoäàíè÷ Корректор Т.Палий

Заказ 2015 Тираж 560 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035,:москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

V = 1ьлп V„-- V —,—,.

Nq (1) р-лц Ь

-Очевидно, что если Я=O, то переходной процесс установления выходного напряжения заканчивается за один цикл. Легко показать, что если Q например, лежит в пределах + О, 1, то выходное напряжение после первого цикла устанавливается с погрешностью 10%; после второго — c 1ь после третьего. — О, 1% . после четвертого—

40,01 . Таким образом, практически переходной процесс заканчивается всего за несколько циклов, каждый иэ которых состоит из четырех переключений коммутаторов. Если тактовая частота генератора 10 выбрана, например, 500 кГц, практически она может быть и выше, например 1 МГц, то в этом случае даже 10 циклов требуют всего

80 мкс.

Рассмотрим, каким образом предлагаемый преобразователь может быть использован как функциональный масштабный преобразователь, реализующий функцию потенцирования — обратную логарифмированию. При этом входной код N заданный, например, в децибелах, определяет значение выходного напряжения относительно входного V„, т.е.

Ы(дВ) =20 1g(V, /Ч„) .

Последнее выражение преобразуется

М,(ZO

wðî 10 (3)

sarx x i

1Р 2

Из сопоставления уравнений (1) и (3) следует, что для реализации уравнения (2) в предлагаемом преобразователе дешифратор 14, выполняющий роль нелинейного преобразователя кодов, должен осуществлять преобразование в соответствии с вьфажениями

N = 10 i H N = 10

1 2 У что легко выполнимо. В качестве такого дешифратора удобно использовать

I5 постоянное запоминающее устройство.

Функциональный преобразователь, 20 содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине преобразователя, первую и вторую группы запоминающих конденсаторов, первые обкладки запоминаю25 щих конденсаторов в каждой группе объединены, выход операционного усилителя через первый коммутатор соединен с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов первой группы, второй

30 коммутатор, управляющие входы коммутаторов соединены с выходами блока управления, вход которого соединен с управляющим входом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьш ения быстродействия, инвертирующий вход операционного усилителя через первый коммутатор соединен с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов первой группы, 40 а через второй коммутатор соединен с информационным входом преобразователя и с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов второй группы, объединенные обкладки запоминающих кон45 денсаторов каждой группы соединены с общей шиной преобразователя, а в цепь обратной связи операционного усилителя включен интегрирующий конденсатор °