Диодный функциональный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен диодный функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный операционный усилитель, первый вход которого через дополни-тельный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, а выход подключен к п резисторам обратной связи, п трехвходовых диодно-резисторных ключей на операционных усилителях, первые входы которых соединены с источником двуполярного опорного напряжения, вторые вхрды - с основным входом преобразователя, а их выходы через входные резисторы присоединены к второму входу дифференциального операционного усилителя, токозадающий резистор, один зажим которого соединен с входом преобразователя по положительному опорному напряжению, а второй - с вторым входом дифференциального операционного усилителя, резисторы обратной связи которого соединены с третьими входами диоднорезисторных ключей ij .

Недостатками данного преобразователя являются сложность структуры и сравнительно низкая точность воспроиведения за счет влияния погрешностей большого числа элементов. .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является диодный функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, токозадающий резистор и п трехвходных диодно-резисторных элементов каждый из которых выполнен на первом втором и третьем масштабных резисторах и ограничительном диоде, первый вывод которого подключен к входу опе рационного усилителя и первому выводу токозадающего резистора, первые выводы первых масштабных резисторов п диодно-резисторных элементов подключены к шине положительного опорного напряжения, первые выводы вторых и третьих масштабных резисторов п трехвходовых диодно-резисторных элементов подключены соответственно к входу преобразователя и выходу операционного усилителя, вторые выводы масштабных резисторов объединены 2

Недостатком известного преобразователя является низкая точность воспроизведения функции на начальных участках аппроксимации.

Целью изобретения является повышение точности аппроксимации.

Поставленная цель достигается тем что в диодный функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, токозадаюший резистор и п трехвходовых диодно-резисторных элементов, каждый из которых выполнен на первом, втором и третьем масштабных резисторах и ограничительном диоде, первый вывод которого подключен к входу операционного усилителя и первому выводу токозадающего резистора, первый вывод первых масштабных резисторов с второго по п-ый трехвходовых диодно-резисторных элементов подключены к шине положительного опорного напряжения, первые выводы вторых и третьих масштабных резисторов п трехвходовых диоднорезисторных элементов подключены соответственно к входу преобразователя и выходу операционного усилителя,вторые выводы масштабных резисторов с третьего по п-ый трехвходовых диоднорезисторных элементов объединены, а во-втором трехвходовом диодно-резисторнсм элементе объединены вторые . выводы второго и третьего масштабных резисторов и подключены к второму выводу ограничительного диода, введен резистор смещения, в первый трехвходовой диодно-резисторный элемент дополнительный диод, первая и вторая корректируюгдие цепочки, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных диода и резистора, а в каждый из п трехвходовых диоднорезисторных элементов введены первый и второй дополнительные масштабные резисторы, первые выводы которых объединены и подключены к второму выводу второго масштабного резистора, а вторые выводы подключены соответственно к второму выводу ограничительного диода р шине нулевого потенциала, в первом трехвходовом диоднорезисторном элементе первый вывод первого масштабного резистора подключен к отрицательной шине опорного напряжения, а второй вывод через первую корректирующую цепочку подключен к входу преобразователя, второй вывод ограничительного диода подключен через дополнительный диод и вторую корректирующую цепочку соответственно к второму выводу второго масштабного регистора и выходу операционного усилителя, второй вход которого через резистор смещения подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод токозадающего резистора подключен к шине положительного опорного напряжения.

На чертеже приведена схема диод-: функционального преобразователя.

Устройство содержит операционный усилитель 1, токозадающий резистор 2 ограничительные диоды , первые дополнительные резисторы , вторые дополнительные резисторы первые, вторые и третьи масштабные резисторы 6,-6,,, , и ,, первую корректирующую цепочку из последовательно соединенных резистора 9 и диода 10, вторую корректирующую цепочку из резистора 11 и диода 12,

дополнительный диод 13 и резистор 14 смещения.

Первый вход операционного усилителя 1-через токоэадающий резистор 2 подключен к положительной шине опорного напряжения +Е и через ограничительные диоды ,, соединен с первыми дополнительными резисторами ,, вторые выводы которых объединены с первыми выводами первых, вторых и третьих масштабных резисторов ,

7i-7n и 8,соответственно и через

вторые дополнительные резисторы соединены с шиной, нулевого потенциала, В1;орые выводы первых масштабных резисторов б -6 подключены к шине положительного опорного напряжения +Е, вторые выводы резисторов и 8 -&Г1 соединены соответственно с входом преобразователя и выходом операционного усилителя 1, во втором диодно-резисторном элементе первые выводы резисторов 7 и 8 объединены с первым выводом дополнительного резистора 4, в первом трехвходовом диодно-резисторном элементе первый вывод первого масштабного резистора 6 4 подключен к отрицательной шине опорного напряжения -Е, а второй вывод через первую корректирующую цепочку из последовательно соединенных резистора 9 и диода 10 подключен к входу преобразователя, второй вывод ограничительного диода 3 подключен через дополнительный диод 13 и вторую корректирующую цепочку, состоящую из последовательно включенных ре зисторов 11 и диода 12 соответственн к второму выводу второго масштабного резистора 7, , к выходу операционного усилителя 1, первый вывод резистора 7ц- подключен к входу преобразователя второй вход операционного усилителя 1 через резистор 14 смешения соединен с шиной нулевого потенциала.

Для компенсации погрешности от входных токов сопротивление резистора 14 выбрано равным сопротивлению параллельно включенных резисторов , 8i-8n/ 9 и 11.

Схема преобразователя работает следующим образом.

При нулевом входном сигнале - диоды, кроме и 12, закрыты.

коэффициент передачи операционного усилителя 1 минимален. Операционный усилитель 1 в этом случае охвачен отрицательной обратной связью, потенциал его первого входа близок к нулю Следовательно, через резистор 2 протекает ток, определяемый величиной напряжения +Е и сопротивлением резистора 2..Требуемое выходное напряжение Uu при Ujfv О устанавливается путем выбора сопротивлений резисторов 7, 8 и 11. Если на вход схемы подать отрицательное входное напряжение - Ц, то выходное напряжение ил увеличивается, коэффициент передачи схемы определяется отношением сопротивлений резисторов 7 и 8. За счет выбора сопротивлений резисторов 9 и 11 первыми включатся диоды и 13, а затем диод 10, коэффициент передачи схемы возрастет и при дальнейшем уменьшении входного напряжения включится диод 3 ; и выключится ДИОД 3j/,

коэффициент передачи снова возрастет и определится сопротивлением резисторов 7 и 8. Если входное напряжение - Ux продолжает уменьшаться, то происходит последовательное подключение последующих и отключение предыдущих диодов 3-}-Зц. Изменение коэффициента передачи происходит как при включении, так и при выключении диода. Число участков аппроксимации заданной функциональной зависимости равно

N 2К - 1,

где К - количество трехвходовых диодно-резисторных элементов.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность диодного Функционального преобразователя. Погрешность воспроизведения степенных функций с помощью диодного функционального преобразователя, содержащего семь трехвходовых диоднорезисторных элементов, составляет 0,06-0,08% от полной шкалы выходного напряжения.

При введении специальных мер термостабилизации погрешность воспроизведения степенных зависимостей с помощью предложенного изобретения может быть уменьшена до 0,01-0,02% от полной шкалы выходного напряжения.

-Ux

- О

.f О

ог

ДИОДНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий операционный усилитель, токоэадакиций резистор ;и п трехвходовых диодно-резисторных элементов, каждый из которых выполнен на первом, втором и третьем масштабных резисторах и ограничительном диоде, первый вывод которого подключен к входу операционного усилителя и первому выводу токозадающего резистора, первые выводы первых масштабнь1х резисторов, с второго по п-ый трехвходовнх диодно-резисторньтх элементов подключены к шине положительного опорного напряжения, первые выводы вторых и третьих масштабных резисторов п трехвходовых диодно-резисторных элементов подключены соответственно к входу преобразователя и выходу операционного усилителя,вторые выводы масштабных резисторов с третьего по п-ый трехвходовых диоднорезисторных элементов объединены, а во втором трехвходовом диодно-реэисторном элементе объединены вторые выводы второго и третьего масштабных резисторов и подключены к второму выводу ограничительного диода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности аппроксимации, в него введен резистор смещения, в первый трехвходовой диодно-резисторный элемент - дополнительный диод, первая и вторая корректирующие цепочки, каждая из которых вьтолнена в виде последовательно соединенных диода и резистора, а в каждый из п трехвходовых диодно-резисторных элементов введены первый и второй дополнительные масштабные резисторы, первые выводы которых объединены и подключены к второ- Q му выводу второго масштабного резис- S тора, а вторые выводы подключены со(О ответственно к второму выводу ограни чительного диода и шине нулевого потенциала, в первом трехвходовом диодно-резисторном элементе первый вывод первого масштабного резистора подключен к отрицательной шине опорного напряжения, а второй вывод через первую корректирующую цепочку подключен к входу преобразователя, второй вывод ограничительного диода подклюX) чен через дополнительный диод и вто4 рую корректирующую цепочку соответственно к второму выводу второго масX) штабного регистора и выходу операциND 3 онного усиЛителя, второй вход которо го через резистор смещения подключен к шине нулевого потенциала, второй вывод токозадаюшего резистора подклю чен к шине положительного опорного напряжения.