Функциональный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06G7/26 

:о

4 О Ьп

N0

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для нелинейных преобразований мгновенных значений сигналов,,

Известны функциональные преобразватели с кусочно-нелинейной аппроксимацией, в которых каясцый участок аппроксимации формируется благодаря естественной нелинейности двух р-п переходов 1 .

Недостаток указанных преобразователей сложность конструкции и расчета.

Наиболее близким к предлагаемому является функциональный преобразователь, в котором требуемая функциональная зависимость формируется в виде алгебраической суммы выходных сигналов дифференциальных каскадов на аппроксимирующих TpaHSHCTOpax Zj

Недостатками известного функдис нального преобразователя являются сложность, обусловленная большим количеством требуемых для достйзке-, ния заданной точности дифференциальных каскадов и усилителей, и большой температурный дрейф.

Цель изобретения - уйромение фунционального преобразователя и повы.шениеего Температурной стабильности . .,

Для достижения указанной цели в функциональный преобразователь, содержащий аппроксимирующие транзисторы по числу криволинейных участков аппроксимации, базы которы :объединены, а эмиттеры подключены к средним выводам соотвеТствунацих делителей напряжений, включенных меду источником опорного напряжения и шиной нулевого потенциала, введена компенсирующий транзистор, эмиттерный повторитель, масштабный резистор и преобразователь напряжения s ток, 5ХОД которого является входом устройства,.а выход соединен с коллектором компенсирующего транзистора и базой эмиттёрного повторителя,, эмиТтер компенсирующего транзистора через масштабный резистор соединен G источником опорного напря ння, а его база подключена к базам аппроси1 рующих транзисторов и эмиттеру эмиттерного повторителя, коллектор которого подключен к шине нулевого потенциала, а коллекторы аппроксимирующих транзисторов объединены и являются токовым выходом функционального преобразователя;. . -На чертеже представлена прйнцитпиальная схема функционального преобразователя..

Устройство содержит,преобразователь 1 нащ яжения в TOISC, аппроксимируюдще транзисторы 2, 2,,..2, компенсирующий транзистор 3, эмиттерный повторитель на транзисторе

4, делители 5. ,5,... ,5, напряжения, масштабный резистор 6 и источник 7 опорного напряжения.

Функциональный преобразователь работает следующим образом. - Входной сигнал х поступает на преобразователь 1, напряжения в ток, вход которого является входом устройства, а выход соединен -с коллектором компенсирующего транзистора 3 и

0 базой транзистора 4. Базы транзисторов 2, 2., ... 2 объединены и соединены с эмиттером транзистора 4 и базой транзистора 3, эмиттер которого через масштабный резистор б соединен с источником 7 опорного напряжения. Коллектор каждого транзистора 2 ,2,..., 2и соединен с выходом преобразователя, а эмиттер - со средним выводом соответствующего делителя 5, Sj,..., 5(, напряжения, включенного между источником 7 опорного напряжения и шиной нулевого потенциала.

Преобразователь 1 напряжения в

5 ток преобразует входное напряжение в ток I(X), пропорциональный вход-. ному сигналу

Г(х) ах + Ь,

где и ъ - заданные коэффициенты, причем 1(Х)7/О (т.е. преобразователь 1 напряжения в ток имеет однополяр ный выход}. . При входных сигналах, больших некоторой величины х, на выходе преобразователя 1 появляется положитель;ный ток I, который поступает на базу .транзистора 4 и усиливается им. Транзистор 4 включен по схеме эмиттерного

повторителя, нагрузкой которого являются эмиттерно-базовые переходы транзисторов 2, 2,2.,..., 2 к компенсирующего транзистора 3. При этом транзистор 3 отпирается и его коллек-торный ток IT,,Тоже t .поступает на базу транзистора 4, Пренебрегая током базы транзистора 4, можно считать, что 1-. 1(х), а напряжение на эмиттере транзистора 3, измеренное относитель,но выхода источника 7 опорного напря жения, при увеличении входного напряжения X линейно нарастает

ЗЪ (ах+Ъ),

где R. - сопротивление масштабного резистора б.

Напряжение на базе транзистора 3, а следовательно, в базах транзисторов 2 f 2 ,.,., 2 V, будет больше, чем U,jy на величину напряжения эмиттерно-базового перехода.

Параметры делителей 5 ,5,...,5j, выбираются таким образом, что при X х напряжения на эмиттерах тран эисторов 2 , 2,..., 2у, больше, чем

напряжения на базах этих транзисторов, и они закрыты. .При увеличении входного напряжения X напряжения на базах транзисторов 2 ,2,... ,2у, растут и они последовательно отпираются при входных напрязкениях ,,.., ... ,х соответственно. Если сопротивление масштабного резистора 6 выбрано достаточно большим, коллекторные токи транзисторов 2, 2,,.. ,2цпри напряжениях х, меньших напряжения, отпирания, равны нулю, а затем линейно нарастают. Суммируя коллекторные токи транзисторов-2 , 2,,,,, 2 получают требуемую функциональную зависимость. При этом расположение точек излома задают, изменяя коэффициенты деления делителей 5,5,,.,,, -...,5„напряжения, а абсолютные значения коллекторных токов - выбирая значенйя выходных проводимостей этих делителей.

Немонотонные функции можно воспроизводить как обычно, используя.инверторы и сумматоры на входе и выходе функциональногчэ преобразователя.

Показанная на чертеже схема удоб.на для построения специализированных функциональных преобразователей. Для реализации универсального функционального преобразователя более удобно, варьируя сопротивление верхнего (по сэсёме) резистора делителей 5 ,5,.. .5 напряжения, устанавливать точки излома воспроизводимой функции, а крллектоЕи транзисторов 2, 23,,..., 2„ соединить с соответствующими входами выходного сумматора (не показан). Коэффициенты сумматора в этом случае устанавливают в соответствии с видом ;Требуемой функциональной зависимости

Ири больших величинах соп эотивле ия масштабного резистора б выходной ток 1пу5 является кусочно-линейной фунюшей от X, Уменьшением сопротивления Rg резистора б можно получить ;| усочно-нелинейную аппроксимаций

для этого изменение напряжения на базах транзисторов 2,2,...,2 и должно составлять примерно 25-100 м на каждом участке аппрбксимации. Использование кусочно-нелинейной .аппроксимации позволяет при воспроизведении гладких функций сократить количество участков аппроксимации в 2-.2,5 раза по сравнению со случаем кусочно-линейной аппроксимации.

В первом приближений данный функциональный преобразователь является термокомпенсированным. Изменение напряжения база - эмиттер транзистора 3, который для этого должен быть того же типа, что и транзисторы 2 ,22,... ,2ц. Изменение базовых токов этих транзисторов практически не влияет на стабильность функционального преобразователя, так как эти токи обеспечиваются транзистором 4, работающим в режиме эмиттёрного повторителя и обладающим низким выходным сопротивлением. Составляю11ие температурного дрейфа второго порядка малости, возникающие из-за неравенства коллекторных токов транзисторов 2 ,2,,..., 2 и транзистора 3, можно компенсировать при воспроизведении фиксированных функции-вплоть доуровня , внбирая соответствующий масштаб для треобразователя 1 напряжения в ток (с ростом тока транзистора 3 дрейф его напряжения база - эмиттер уменьшается) лри фиксированном Jacштaбey выходного тока функционального преобразователя..

Таким образом , использование изобретения позволяет упростить кйнструкцию, особенно при кусочно-нелинейной аппроксимации гладких функций;, а правильный выбор параметров ;делителей 5 напряжения и масштабног резистора б обеспечивает значительНое повышение температурной стабильности преобразователя.

Sxo&

X

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий аппроксимируюмие транзисторы по числу криволинейных участков аппроксимации, базы которых объединены, а эмиттеры подключе-. , wt к средним выводам соответствующих делителей напряжения включен-, iных между источником опорного напряжения и шиной нулевого потенциала/ о т л и чаю щ и и с я ;тем,чт6. с целый упрощения и повьиаения температурной i стабильносчри прео браз ователя, в него введеныкомпенсирующий транёистор, эмиттерный првто- : ритель, масштабный резистор и преобразователь напряжения в ток,вход которого является входом устройства, а выход i соединен с коллектором ком- пенсирующего транзистора и базой эмиттерного повторителя-, .эмиттер компенсирующе.го транзистора через масштабный резистор соединен.с источником опорного напряжения, а его база подключена к базам аппроксимируюпщх транзисторов и эмиттеру эмиттерного повторителя, коллектор которого подключен к шине йулевого (Л потенциала, а коллекторы апдроксимирующих транзисторов объединены, с и являются токовым выходом функцио- .нального преобразователя.