Функциональный преобразователь

 

ВСЕЮО1ОЯНАЯ

--чкси;- ..

В аэт ga 4

О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1I1) 64032О

Сои)з Советских

Социалистических

Республик (1) I ), 10! I(!. I! I! г(. i I II(!(:;! i I . .(!, l;I-iih (22) . 3; л(; I(il() ) 5.()7.7!) (21) 2Фб()1>11 1К-24 (;)1) М. )хс!. -

С! 1)6 (i 7!26 с прис(1сдппснпсм 3;,,è:1i(1! М

Государственный комитет (23) I I)!И(!11п (!.

СССР по делам изобретений и открытий (1З), Д(1; 1))(1.335.N)3

1 (088З)

I 145) Дата Îilубликоваппя 0;!Исvllli;I )0.12.78 (72) .! II! Opl I

l! З(1О Р(1 C I I I I SI

A. 1 . Бури(:. и IO. 5i. )1икулпн (71) Заявитель

154) Ф У 1.1 К Ц И 01! ЛЛ Ь Н Ъ| 111 П Р Е О Ь Р А - О В Л1 ЕЛ Ь

ИзобрстсIIII(.. относится и вычислительной технике и автоматике.

Извсстен функциональный преобразователь, выполнен ый на полупроводниковых диодах и операционных усилителях (1).

Он обладает невысокой точностью воспроизведения заданной характеристики за счет и.!Ия(!Ия нелинейности начального участка характ(pl!ст11li д1iодов, а Tакжс малой чувствительностью.

11аибос!се близким техническим решением к изобрстепи!о является функциональный прсобразоватсль (2), содержащий входной опсрационный усилитель с первым масштабным резистором в цепи обратной связи, вход которого через переменные масштабные резисторы первой группы подключен к анодам соответствующих стабилитронов, катоды которых соединены с выходом операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен второй масштабный резистор, вход входного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с входом преобразователя и через четвертый масштабный резистор — с выходом операционного усилителя, вход которого через пятый масштабный резистор соединен с выходом входного операционного усилителя, анод каждого стабилитрона через соответствующий переменный масштабный резисТ0Р 1 T0POlI I Рx 111„1 O ;Illll(. 11 (ПСРВЫ:(! ВЫВОдом шестого масшт!011010 резистора, второй вывод которого подключен к входу сумматора с седьмым масштабным резистором в цепи обратной связи, выход сумматора является выходом преобразователя, à el.o вход через восьмой масп(т!)бный резистор сосдпIi(= II с выходом входного оп pcIIIIIOIIII01 усилителя.

11сдост!11 ком прсобра 1ователя явл яс гся низкая точность во:произведения функций за счет влиян !я непдсальности характеристик стабилптронов.

LIe.1bI0 изоорст(. Iiия является новы шени( точности воспропзьсдснпя функций, Для этого предложснн!.)й функциональный преобразователь содержит блок дифференцирования, ревсрспвный счетчик, дешифратор, управляс»110 ключи и делитель

20 напряжения, подключенный между шиной

Опорного напряжения и шинОЙ нмl(Boi 0 потенциала, срсднпс выводы переменных резисторов делителя напряжения подключены к входам соответствующих управляемых ключей, выходы которых через соотвстствующие входные масштабнь(с резисторы подключены к входу сумматора, управляющие входы управляемых ключей подключены к выходам деши(рратора, входы которого соО сдппены с выходами реверсивного счетчи0320

64

3 ка, входы реверсивного счетчика через блок дифференцирования подключены к выходу операционного усилителя.

На чертеже изображен предлагаемьш преобразователь.

Функциональный преобразователь содержит входной операционный усилитель 1 с первым масштабным резистором 2 в цепи обратной связи, вход которого через переменные масштабные резисторы первой группы 31 — З„подключен к анодам соответствующих стабилитронов 4> — 4„, катоды которых соединены с выходом операционного усилителя 5 со вторым масштабным резистором 6 в цепи обратной связи. Вход входного операционного усилителя 1 через третий масштабный резистор 7 соединен со входом преобразовате-ля и через четвертый масштабный резистор

8 — с выходом операционного усилителя 5, вход которого через пятый масштабный резистор 9 соединен с выходом входного операционного усилителя 1. Анод каждого стабилитрона 41 — 4„через соответствующий переменный масштабный резистор 101 — 10„ второй группы соединен с первым выводом шестого масштабного резистора 11, второй вывод которого подключен ко входу сумматора 12 с седьмым масштабным резистором

13 в цепи обратной связи. Выход сумматора 12 через восьмой масштабный резистор

14 соединен с выходом входного операционного усилителя 5. Кроме этого, преобразователь содержит блок дифференцирования 15, реверсивный счетчик 16, дешифратор 17, управляемые ключи 18Π— 18„и делитель напряжения 19. Средние выводы переменных резисторов 20p — 20„делителя напряжения

19 подключены ко входам соответствующих управляемых ключей 18p — 18„, выходы Которых через соответствующие входные масштабные резисторы 21Π— 21„подключены ко входу су м м а тор а 12.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

Операционный усилитель 5 взят с высоким коэффициентом усиления с целшо получения больших скачков сигнала па его выходе в моменты перехода на новые участки аппроксимации.

Работой стабилитронов 41 — 4, воспроизводятся участки аппроксимации заданной нелинейной функции.

Переменными масштабными резисторами

3i — З„и 101 — 10 устанавливаются наклоны участков аппроксимации и необходимый ток для компенсации скачка выходного сигнала при переходе на новый участок аппроксимации.

Переменными резисторами 20Π— 20„производится независимая установка ординат точек излома аппроксимированной кривой.

Блок дифференцирования 15 формирует импульсы положительной и отрицательной полярностей в моменты перехода на новые

55 участки аппроксимации соответственно прн положительной и отрицательной производных от входного сигнала преобразователя.

Реверсивный счетчик 16 производит суммирование импульсов, поступающих с выходов блока дифференцирования 15, При этом прямой счет соответствует увеличению входного сигнала (положительная производная), а обратный счет — уменьшению входного сигнала (отрицательная производная) преобразователя. На выходе счетчика 16 формируется код, определяемый разностью числа положительных и отрицательных импульсов, который подается HB входы дешифратора 17.

Дешифратор 17 имеет «и» выходов, причем одновременно имеется сигнал только на одном выходе (где и — число участков аппроксимации).

При отсутствии входного сигнала реверсивный счетчик 16 находится в исходном состоянии, при котором на его выходах сигналы отсутствуют. С нулевого выхода дешифратора 17 снимается сигнал, открывающий ключ 18о, который подает на вход сумматора 12 напряжение, обеспечивающее на его выходе требуемое начальное значение выходного сигнала.

При наличии входного сигнала цепью его прохождения является входной операционный усилитель 1, у которого на начальном участке масштабным резистором 8 устанавливается величина положительной обратной связи такой, чтобы сигнал на его выходе соответствовал требуемому наклону начального участка. С выхода входного операционного усилителя 1 сигнал поступает на вход сумматора 12. При этом на выходе сумматора 12 появляется суммарный сигнал, соответствующий начальному участку функции.

При увеличении входного сигнала поло. жительной полярности, обеспечивающего падение напряжения на ма штабном резис торе 8, соответствующее пробою первого стабилитрона 4, и переходу на участок большей крутизны, пробивается стабилитрон 4> и обеспечивает подключение масштабного резистора 3 параллельно масштабному резистору 8. При этом полное сопротивление цепи обратной связи уменьшается, вследствие чего коэффициент обратной связи скачкообразно увеличивается и происходит переход на новый участок аппроксимации.

На вход сумматора 12 подается сигнал, равный по величине и противоположный по знаку выходному сигналу входного усилителя 1 в момент перехода на новый участок аппроксимации по цепи; выход операционного усилителя 5, стабилитрон 4ь масштабный резистор 10ь сумматор 12. На выходе блока дифференцирования 15 появляется импульс положительной полярности, 64032() 45

55 который поступает на прямой вход реверсивного счетчика 16.

На выходе реверсивного счетчика 16 формируется соот»етствующий код, который подается»а входы дешифратора 17. На первом выходе дсшифратора 17 появляется сигнал, открывающий ключ 18>, через который подается»а вход сумматора 12 требуемое началы ое значение выходного сигнала следующего участка аппроксимации.

При увеличении входного сигнала, обеспечивающего падение напряжения»а масштабном резисторс 8, соответствующес пробою второго стабилитрона 4 и переходу на участок меньшей крутизны, пробивается стабилитрон 4 и обеспечивает подключение резистора 3 параллельно резистору 8.

При этом полное сопротивление цепи обратной связи уменьшается, вследствие чего коэффициент обратной связи скачкообразно увеличивается.

Резистор 10> подключается параллельно резистору 10» что приводит к воспроизведению нового участка аппроксимации.

На выходе блока дифференцирования 15 появляется импульс положительной полярности, который поступает на прямой вход реверсивного счетчика 16.

На выходе реверсивного счетчика 16 формируется соответствующий код, который подается на входы дешифратора 17. На втором выходе дешифратора 17 появляется сигнал, открывающий управляемый ключ 18, через который подается на вход сумматора

12 напряжение, обеспечивающее на его выходе требуемое начальное значение выходного сигнала следующего участка аппроксимации.

При дальнейшем увеличении входного сигнала последовательно пробиваются стабилитроны 4З вЂ” 4„. Преобразователь при этом работает аналогично.

При уменьшении, входного сигнала последовательно закрываются стабилитроны

4„— 4>, которые обеспечивают скачкообразное уменьшение коэффициента обратной связи входного усилителя 1, что приводит к отрицательным скачкам сигнала на выходе операционного усилителя 5. При этом на выходе блока дифференцирования 15 появляются импульсы отрицательной полярности, которые поступают на обратный вход реверсивного счетчика 16. Преобразователь при этом работает так же, как описано выше.

Предлагаемый функциональный преобразогатель позволяет повысить точность воспроизведения функций.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащ»й входной операционный усилитель с первым масштабным резистором в цепи обратной связи, вход которого через переменные масштабные резисторы первой группы подключен к анодам соответствующ»х стабилитро»ов, катоды которых сосд»иены с выходом операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен второй масштабный резистор, вход входного операц»о»ного усилителя через третий масштабный резистор соединен с входом преобразователя» через четвертый масштабный резистор — с выходом операционного усилителя, вход которого через пятый масштабный резистор соединен с выходом входного операционного усилителя, анод каждого стабилитрона через соответствующий переменный масштабный резистор второй группы соединен с первым выводом шестого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к входу сумматора с седьмым масштабным резистором в цепи обратной связи, выход сумматора является выходом преобразователя, а его вход через восьмой масштабный резистор соединен с выходом входного операционного усилителя, отлич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит блок дифференцирования, реверсивный счетчик, дешифратор, управляемые ключи и делитель напряжения, подключенный между шиной опорного напряжения и шиной нулевого потенциала, средние выводы переменных резисторов делителя напряжения подключены к входам соответствующих управляемых ключей, выходы которых через соответствующие входные масштабные резисторы подключены к входу сумматора, управляющие входы управляемых ключей подключены к выходам дешифратора, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, входы реверсивного счетчика через блок дифференцирования подключены к выходу операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 314213, кл. G 06G 7/26, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 141644, кл. G 06G 7/28, 1960.

Редактор Ю. Челюканов

Составитель О. Сахаров

Техред С. Антипенко

Корректоры: О. Тюрина и Е. Хмелева

Заказ 22!9/14 Изд. № 781 Тираж 799 Подписное

11ПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2