Устройство для воспроизведения линейно-ломаной функции Советский патент 1984 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для получения линейноломаной функции преобразования при построении высокоточных функциональных преобразователей, применяgNbJX в быстродействующих АЦП, для построения умножителей частоты и т,, д. Известны устройства получения линейно-ломаной функции, содержащие Элементарные функциональные преобразователи типа зоны нечувствительности и сумматор ij . Недостатки таких устройств связан с большим числом составляющих общей погрешности результирующей характеристики, что не позволяет получить высокую точность. Наиболее близким по технической Сущности к предлагаемому является устройство для воспроизведения Линейно-ломаной функции, содержащее источник цапряжений смещения и переключатели тока, каждый иа которых co держит источник стабильного тока, первый и второй транзисторы, эмиттер которых, объединены и подключены к вы ходу источника стабильного тока, причем базы вторых транзисторов пере ключателей тока соединены с соответствукяцими выходами источника напряжений смещения, а базы первых транэи зпсторов, коллекторы вторых транзисторов четных переключателей тока и коллекторы вторых транзисторов нечетных переключателей тока объединены между собой 2 . ....Недостаток известного устройства большая погрешность воспроизведений Линейно-ломаной функции, связанная с эффектом суммирования погрешностей заданных углов наклона каждого участ ка функции и нелинейностью переключа телей тока.. Цель изобретения - повышение точг ности воспроизведения линейно-ломаной функции. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для воспроизве дения линейно-ломаной функции, содер жащее источник напряжений смещения и переключатели тока, каждый из которых содержит источник стабильного тока и первый и второй транзисторы, эмиттеры которых объединены и подключены R выходу источника стабильн го тока, причем базы транзис торов переключателей тока соединены с соответствующимивыходами источни ка напряжений смещения, а базы первых транзисторов, коллекторы вторых транзисторов четных переключателей тока и коллекторы вторых транзисторов нечетных переключателей тока объединены между собой, введены опе рационный усилитель и первый, второ и третий суммирующие резисторы, при чем инвертирующий вход операционного усилителя соединен с входной клеммой устройства, коляекторы первых транзисторов переключателей тока объединены и подключены к неинверткрующему входу операционного усилителя и через первый суммирующий резистор к общей шине устройства, а выход операционного усилителя соединен с общим выводом баз первых транзисторов переключателей тока, а общие выводы коллекторов вторых транзистр-:ров четных и нечетных переключателей тока подключены соответственно к пер.вой и второй выходным клеммам устройства и, соответственно, через второй и третий суммирующие резисторы - к общей шине устройства. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для воспроизведения линейно-ломаной функции, Имеющей четыре участка; на фиг, 2 передаточная характеристика устройства. Устройство содержит четыре переключателя тока, в каждом из которых (Имеются транзисторы 1 и 2,- соединен ые змиттерами, и источник 3 стабильного тока, источник напряжений смещения, который составляют резисторы 4-( - 4, первый суммирующий резистор 5, операционный усилитель 6 и второй и третий суммирующие резисторы 7 и 8. Устройство работает следующим об разом. При нулевом входном сигнале все переключатели тока, в данном случае выполнены в виде дифференциальных каскадов, находятся в состоянии, когда открыты вторые транзисторы, при этом выходное напряжение образуется как разность одинаковых токов и поэтому равно нулю. При увеличении входного сигнала; начиная с некоторого значения, происходит перераспредея ление тока в первом дифференциальном каскаде, в транзисторах 1 и 2, формируя первый участок функции (отрезок АВ на фиг. 2). В конце участ ка точка В весь ток от источника 3 проходит через коллектор транзисто-гра . Дсшьнейшее увеличение входного напряжения приводит к резному скачку напряжения на выходе операционного усилителя б до значения, при котором начнет переключаться второй дифференциальный каскад. Второй дифференциальный каскад, . полностью переключается в точке С, затем включается третий каскгщ и т.д. Резисторы 4 - 4, состав ляквдие делитель напряжения, задают напряжение Е - Ед такими, чтобы в переходном режиме находился только один каскад, при этом входные сопротивления остальных каскадов : близки к бесконечности. На резисторе

5, суммирующем токи отдельных каскал дов, сигнал напряжения обратной связи линейно зависит от входного напряжения. Вычитание из выходного напряжения обратной связи осуществляется в операционном усилителе 6. Выходным Напряжением всей схемы является разность напряжений, выделяеьих на резне торах 7 и 8. Количество и помов функции преобразования определяется только количеством дифференциальных каскадов.

Благодаря наличию глубокой отрицательной обратной связи допустиьы значительные погрешности задания наклона функции в каждом функциональном преобразователе, практически не уменьшающие точности воспроизведения заданной функции,

В предлагаемом устройстве повыгиается точность воспроизведения функции за счет введения операционного усилителя и первого, второго и третьего суммирующих резисторов, что позволяет при заданной точности значительно упростить схему каждого транзис торного переключателя тока и тем самым уменьшить стоимость устройства в целом.

-dH