Функциональный преобразователь

 

Союз Советскнк

Сацнапнстнческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)752371 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 07,07,78 (21) 2639280/18-24 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет—

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень М28

Дата опубликования описания 02 08 80 (5E)M. Кл.

5 06 (j 7/24

Говударстевииый комитет

СССР до делам иаобретеиий и открытий (53 ) УД К 681. 335 (088.8) I

В. Т, Мильченко .. Н. И. Ветошкин и В. И. Тимофеев (72) Авторы изобретения

Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения (7I) Заявитель (54) ФУНК1(ИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛb

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано для определения логарифмических функций или функций, обратных логарифму отношения двух сигналов.

Известен функциональный преобразова5 тель, содержащий два идентичных канала преобразования, каждый из которых состоит из ключа, дифференцирующей

RC-цепи и элемента сравнения, элемент

1О

ИЛИ, блок измерения интервалов времени, в состав которого входят триггер, элемент И, генератор импульсов и счетчик, триггер определения знака и генератор тактовых импульсов $1) .

Недостатком его является низкая точ» ность, обусловленная дрейфом порогов срабатывания элементов сравнения во времени и от изменения температуры. Так

20 как формирование сигнала об . окончании измерительного интервала на выходах элементов сравнения иэ-за дрейфа порогов происходит со сдвигом относительно момента фактического равенства экспоненциально спадающего напряжения с выхода дифференцирующего элемента и входного сигнала, то в результат измерения вносится дополнительная погрешность.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности функциональный преобразователь, содержащий мультивиб« ратор с эмиттерной интегрирующей RC. цепью, источники питания и управляющего напряжения, соединенные одноимненными полюсами, причем база входного транзистора мультивибратора, на котором реализован первый ключ, подключена к источнику питания через источник управляющего напряжения, а параллельно коллекторному соп ротивлению., входного транзистора мультивибратора включен коллекторно- митте ный переход дополнительного транзистора, база которого соединена с базой входного транзистора, выходной транзистор мультивибратора, на котором реализован второй ключ 2 .

752371

F1 .Ь вЂ” +t, к

УО где постоянная времени зарядной РС-цепочки муль тивибратора;

0 - напряжение источника

h 10 питания;

U - управляющее напряжение;

Дйр время разряда конденса« тора времязадающей цепи мультивибратора.

Недостатком этого преобразователя является низкая точность при его использовании для линеаризации характеристики, датчика прозрачности атмос«феры (базисного фотометра), поскольку пропорциональность частоты на выходе функционального преобразователя значению метеорологической дальности видимости м

25 о

Ох где Ц - выходное напряжение датчика

О при абсолютной прозрачности атмосферы;

U - выходное напряжение датчика

Х прозрачности атмосферы; — коэффициент пропорциональности, выполняется приближенно при условии %CC., что приводит к появлению систематичес- З5 кой погрешности преобразователя.

Кроме того, дополнительную погрешность вносит временный дрейф порогов запирания и отпирания транзисторных клю чей из а нестабильности параметров

40 транзисторов (коэффициентов .усиления, начальных токов и т. д.), а также измео нения амплитуды выходных импульсов в зависимости от частоты.

Цель изобретения «повышение точности преобразования.

Это достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий интегрирующую BC-цепь, первый и второй ключи, выходы которых соединены со входом интегрирующей RC-цепи, а информационные входы являются первым и вторым входами преобразователя, дополнительно содержит амплитудный модулятор, блок сравнения, входной резистор, конденсатор обратной связи и дифференциальный операционный усилитель, выход которого под ключен к инвертирующему входу блока где U, — напряжение на неинвертируюнл щем входе операционного усилителя 4;

45 1« - напряжение на инвертирующем и входе операционного усилителя

4 ф -продолжительность первого по» лупериода колебаний;

50 — постоянная времени интегрирующей RC-цепи 3.

За первый полупериод колебаний с выхода амплитудного модулятора 5 снимается отрицательный импульс, амплитуда которого равна входному напряжению. 01«.

В момент равенства напряжений - D< и

Оо, подводимых к входам блока 6

Ом сравнения, за счет положительной обрат«

Частота колебаний«мультивибратора преобразователя определяется выражением,(О

4 сравнения, инвертирующий вход - ко входу, а неинвертирующий вход- к выходу интегрирующей RC-цепи, прямой и инверсный выходы блока сравнения соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей и с первым и вторым управляющими входами амплитудного модулятора, информационный вход которого соединен с информационным входом второго ключа, 8 выход через входной резистор подключен к неинвертирующему входу блока сравнения, конденсатор обратной связи включен между неинвертирующим входом и прямым выходом блока сравнения, являющимся BbIxopом преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь содержит первый 1 и второй 2 ключи, интегрирующую BC-цепь 3, дифференциальный операчионный усилитель 4, амплитудный модулятор 5, блок 6 сравнения, входной резистор 7, конденсатор 8 обратной связи.

Преобразователь работает следующим образом.

Когда ключ 1 открыт на вход интегрирующего элемента 3 и на инвертирующий вход операционного усилителя 4 подается опорное напряжение 0 . Ha выходе о операционного усилителя 4 в первый момент после отпирания ключа 1 напряжение Ц равно опорному, а затем в резульоу тате заряда конденсатора интегрирующей

RC-цепи 3 оно опадает по закону, определяемому выражением (О

Р (2)

Ug

Напряжение на конденсаторе интегрирующего элемента к концу первого полупери15 ода равно

Во втором полупериоде через открытый ключ 2 на интегрирующую RC-цепь р0

3 и операционный усилитель 4 поступает преобразуемое напряжение - )», при этом на выходе усилителя 4 напряжение изменяется скачком от Ц = - 0 Х до àó "о.

Разряд конде нс а тора инте грирующей

RC-цепи 3 происходит под действием двух процессов, протекающих во втором полупериоде, « процесса разряда от потенциала (- p + U ) и процесса заряда напря-30 х жением - g

Х

»»ни » =(LI +U ) а «<».(»» )(» р »Ф)

=-0 +U е 2-

Х О

35 где - длительность второго полупе2 риода колебаний.

Напряжение на выходе усилителя 4 определяется выражением

ti

"о --0 +О =- -U -0 +О е ю

=U е о (3) Из (1) и (3) видно, что напряжение на выходе усилителя 4 в первом и втором полупериодах изменяется по одному и тому же закону. В момент равенства напряжений g g и Uo, приложенных ко входам блока 6 сравнения, он срабатывает и цикл колебаний повторяется. Значение определяется выражением

Ьuo )Х (4) 55

Таким образом, из выражений .(2) и (4) следует, что полупериоды колебаний равны друг другу. Напряжение на конден5 7523 ной связи (конденсатор 8) происходит лавинообразный переход блока 6 сравнения в противоположное устойчивое состояние. При этом ключ 1 запирается, ключ

2 отпирается, с выхода модулятора 5 на вход блока 6 сравнения поступает положительный импульс напряжения 0Х . длительность первого полупериода, который заканчивается в момент срабатывания блока 6 сравнения, определяется выра- 10 жением

71 б саторе интегрирующей RC-цепи 3 к концу второго полупериода равно нулю.

Полный период колебаний T определяется выражением

r»t+t = „Ь Ио л

0Х а частота F — выражением

К

2V Uo Uo М

0 U .де K

Частота следования импульсов на выходе преобразователя пропорциональная метеорологической дальности и методическая погрешность, свойственная известному устройству, отсутствует.

Предлагаемый преобразователь имеет более высокую точность за счет устранения неиспользуемого времени разряда конденсатора интегрйрующей RC-цепи и за счет существенного уменьшения влияния дрейфа порогов элементов сравнения на результат измерения. В предлагаемом преобразователе погрешность, вносимая дрейфом порогов, в связи с тем, что в первом полупериоде колебаний она имеет один знак, а во втором — другой, в значительной степени компенсируется. Кроме того, улучшена форма выходных сигналов, представляющих собой последовательность импульсов типа меандр, амплитуда которых не зависит от частоты их следования. Это позволяет получать результаты измерения как в цифровой, так и в аналоговой формах без дополнительной нелинейной обработки импульсов.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий интегрирующую КС-цепь, первый и второй ключи, выходы которых соединены со входом интегрирующей RCцепи, а информационные входы являются первым и вторым входами преобразовате» ля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит амплитудный модулятор, блок сравнения, входной резистор, конденсатор обратной связи и дифференциальный операционный усилитель, выход которого под« ключен к инвертируюшему входу блока сравнения, инвертирующий вход — ко входу, а неинвертирующий вход — к выходу интегрирующей RC-цепи, прямой и инверсный выходы блока сравнения соединены

752371

Составитель Н. Балабошко

Редактор Л. ВеселовскаяТехред Ж. Кастелевич Корректор Н. Григорук

Заказ 4750/9 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород,- ул. Проектная, 4 соответственно с управляющими входами первого и второго ключей и с первым и вторым управляющими входами амплитудного модулятора, информационный вход которого соединен с информационным входом второго ключа, а выход че» реа входной резистор подключен к неин« вертирующему входу блока сравнения, конденсатор обратной связи включен между неинвертирующим входом и прямым выходом блока сравнения, являющимся выходом преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 547786, кл..G 0 G 7/24, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

К 414713, кл. Н 03 К 3/284, 1974 (прототип) .