Диодный функциональный преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах управления, специализированных универсальных и аналоговых вычислительных машинах.

Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя.

На фиг.1 приведена принципиальная схема функционального преобразователя; на фиг.2 - график, отображающий принцип работы функционального преобразователя при воспроизведении им функций, расположенных в первом квадранте; на фиг.З - то же, при воспроизведении функций, расположенных во втором квадранте.

Диодный функциональный преобразователь (фиг.1) содержит операционный усилитель Т, выход которого является выходом функционального преобразователя, п диодно-резисторных элементов, каждый i-й из которых состоит из трех масштабных 1 €зисторов 2-4 и коммутирующего диода 5, соединенного первым выходом (анодом) с объединенными выводами этих масштабных резисторов, вторые выводы (катоды) коммутирующих диодов 5; объединены и подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя 1. Первый ди- одно-резисторный элемент в частном случае может состоять только из двух резисторов 2( и 4i. Свободные выводы масштабных резисторов 2;, 3; и 4; соединены соответственно с входом функционального преобразователя, шиной опорного напряжения и шиной нулевого потенциала. Компенсирующая цепь состоит из компенсирующего диода 6 и двух токозадающих резисторов 7, и 7 одинакового номинала. К неинвертирующему входу операционного усилителя 1 подсоединён первый вывод токозадающего резистора к инвертирующему входу операционного усилителя подсоединены первый вывод второго токозадающего .резистора 7 вторые выводы токозадающих резисторов 7, и 7 подсоединены к шине опорного напряжения. Компенсирующий диод 6 подключен первым выводом (анодом) к инвертирующему выходу операционного усилителя, а вторым выводом (катодом) к его инвертирующему входу.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии входного напряжения, т.е. и, О, на аноды каждого из п коммутирующих диодов 5 от шины опорного напряжения подаются опорные напряжения через делители напряжения (фиг.1) с соответствующими коэффициентами деления, определяемыми на- чальньми значениями у,(0)j у(0),

У,(0),..., у(0) элементарных линейных характеристик, при помощи которых осуществляется независимая кусочно-линейная аппроксимация (фиг.2). Напряжение на анодах коммутирующих

диодов 5 при определяется следующим образом:

u.; UonВ точке объединения катодов всех коммутирующих диодов 5, т.е. на неинвертирующем входе операционного усили- теля 1, выделяется напряжение, наибольшее из всех поданных на катоды

иJ max

0

и.

R4;

1

;

1

. .

к,,

- .

R,i

35

При увеличении входного напряжения и, в узлах аппроксимации моделирующей функции происходит поочередное отпирание коммутирующих диодов 5,- 5, при этом крутизна каждой из п элементарных линейных характеристик (фиг.З) определяется выражением

tgc.; |l R.,;

1

R«;

1 5, 5.

Л11

Пренебрегая погрешностью операци- онного усилителя 1 из-за конечности коэффициента усиления kuc и напряжения смещения , напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя определяется

При этом напряжение U на выходе функционального преобразователя определяется следующим соотношением:

R,;

где Ug - напряжение на компенсирующем диоде 6.

Ток, протекающий через коммутирую- щие диоды 5,- 5„, зависит от величины входного сигнала на каждом участке аппроксимадаи, и поэтому падение напряжения на i-ом коммутирующем диоде не является постоянной величи- ной. Но, поскольку величины сопротивлений резисторов 7 , и 7j принимаются равными, т.е. R, RTZ кроме того, напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах операционного усилителя равны Uj U, можно утверждать, что токи, протекающие через открытый коммутирующий диод 5, и компенсирующий диод 6, равны 1. I,, следовательно, падения напряжения на-

них также равны U. IT. ъ t 6

Таким образом, на выходе диодного функционального преобразователя (фиг.1) при использовании диодов 5,-5 и 6, изготовленных в едином тех нологическом процессе, на одной подложке осуществляется компенсация погрешности преобразователя, возникающая из-за нестабильности характеристик диодов 5,-5, применяемых в схе- ме выделения наибольшего, при этом величины сопротивлений R и R выбираются из условия работы диодов 5, -5fi и 6 на линейном участке характеристик .

Напряжение на выходе функционального преобразователя окончательно определяется выражением

max

и не зависит от характеристик комму- gg ТИРУЮ1ЦИХ диодов 5; во всем диапазоне входных сигналов и рабочем диапазоне температур.

При воспроизведении функций,расположенных в других квадрантах, а также функций с убывающей или возрастающей первой производной структура и свойства функционального преобразователя не меняются. Например, для воспроизведения функции вида по фиг.З достаточно в схеме фиг.1)изменить полярность включения всех диодов на противоположную и изменить знак опорного напряжения на положительный. При этом напряжения на выходе функционального преобразователя определяются выражением

Ч;

«IT . IT I

mm ио„ -- + и,--

R,,

RO

1

1 51- ВRj; R,,

Формула изобретения

Диодный функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, первый и второй токозадающие резисторы, компенсирующий диод и п диодно-резисторных элементов, каждый из которых состоит из трех масштабных резисторов и коммутирующего диода, соединенного первым выводом с первыми объединенными выводами масштабных резисторов, вторые выводы масштабных резисторов каждого из диодно-резисторных элементов подключены соответственно к входу преобразователя, к шине, опорного напряжения и к шине потенциала, а вторые выводы коммутирующих диодов диодно-резисторных элементов объединены, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности, в нем объединенные выводы коммутирующих диодов подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя и через первый токозадающий резистор к шине опорного напряжения, первый вывод компенсирукицего диода соединен с выходом операционного усилителя, являющимся выходом преобразователя, а его второй вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилителя и через второй токозадающий резистор - к шине опорного напряжения.

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в системах управления и в специализированных и аналоговых вычислительных машинах для осуществления кусочно-линейной аппроксимации монотонно возрастающей непрерывной функции. Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя. Цреобразователь содержит операционный усилитель 1, выход которого является выходом функционального преобразователя, п диодно-резисторньгх элементов, каждый из которых состоит из трех масштабных резисторов 2,,3; и 4; и коммутирующего диода 5,, и компенсирующую цепь, состоящую из компенсирующего диода 6 и двух токозадающих резисторов 7, и 7 . Поставленная цель обеспечивается компенсацией элементами компенсирующей цепи погрешности функционально-с го преобразователя, возникающей вследствие технологических, температурньгх и временных характеристик входных коммутирующих диодов. 3 ил. О)

У

М

Ш,} Уг(о} y(Xi) У,(о)