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

LA

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах управления, специализированных и универсаль ных аналоговых вычислительных машина

Целью изобретения является повьпие ние быстродействия функционального преобразователя.

На фиг.1 показана функциональная схема диодного функционального преобразователя для модепирования функций с возрастающей производной на фиг.2 - графическое изображение, поясняющее принцип моделирования функ- ции с возрастающей производной; на фиг.З - функциональная схема диодног функционального преобразователя для моделирования функций с убывающей производной; на фиг.4 - графическое изображение, поясняющее принцип моделирования функции с убывающей произ|ВОДНОЙ.

Диодный функциональный преобразователь (фиг.1) содержит п пар вход- ных масштабных резисторов, первые выводы первых входных масштабных резисторов 1,,1,...,1 объединены и подключены к входу преобразователя U первые выводы вторых входных масштаб ных резисторов 2, ,2,,..., 2 объединены и подключены к источнику опорного напряжения U,вторые выводы входных масштабных резисторов попарно объединены и подключены к первым выводам соответствующих резисторов 3,,32,.., 3 fi обратной связи к первым выводам ограничительных стабилитронов (диодов) 4, ,4 , . . . ,4„, к инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей 5,,5,...,5 „, неинвертирующие выводы которых объединены и подключены к шине нулевого потенциала, а выходы операционных усилителей соединены с вторыми выводами стаби- литронов (диодов) 4,,4,...,4„ и одними из выводов соответствующих коммутирующих диодов 6, ,.6, . . . ,6„ , другие выводы которых объединены с вторыми выводами резисторов 3,3, 3, с первым выводом токозадающего резистора 7, являющегося выходом преобразователя Uu, а второй вывод токозадающего резистора 7 подключен к источнику отрицательного опорного напряжения -U оп

Функциональный преобразователь (фиг.1) работает следующим образом.

При отсутствии входного напряжения, т.е. при и, 0, на выходе преобразователя и,, устанавливается напряжение

ь

5 0 0 ц n

(п.,

5

и max 3

причем при моделировании функции (фиг.2) сопротивление резистора 2 R .00 , и тогда Uu 0.

Соотношение для выходного напряжения Uu; (0) UQ, -- для каждого не- J RJ,

зависимого i-ro участка аппроксимации определяет начальные значения У|(0). Уг (0) ,. . . ,у(0) моделирующей функции.

Значения напряжений на выходах операционных: усилителей устанавливаются следующим образом (при J 0)1

Ueb,,5, U(j+ UA6 +ид,,; Ue,f,

U8t.4S3 A 3 . U8bH5n иД4„

При этом коммутирующий диод 6, открыт, а остальные диоды 6,6,,..., 6р закрыты.

При увеличении входного напряжения от и,(0) до Ug/x, ) выходное напряжение изменяется по линейному закону

Г . ц - 5;

р

где --- .

В первом узле аппроксимации Х( , происходит переключение коммутирующих диодов 6, и 6, при этом диод 6, закрывается, диод 6г открывается, а диоды 6,...,6ц остаются в закрытом состоянии. При изменении входного напряжения от U(xi) до U (х) выходное напряжение преобразователя определяется соотношением

U. U. J г

R,7

где -- tgoi, . R,2

При дальнейшем увеличении входно- го напряжения U происходит поочередное последовательное переключение коммутирующих диодов 6з,...,6„ , при этом на каждом линейном участке аппроксимации выходное напряжение изменяется по линейному закону в соответствии с применяемым принципом вьщеления наибольшего

u.; и, г. «

;

rain

. :г1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах управления, специализированных универсальных и комбинированных устройствах для осуществления независимой кусочно-линейной аппроксимации функций. Целью изобретения является повьш1ение быстродействия диодного функционального преобразователя за счет объединения схем моделирования линейных характеристик на одном операционном усилителе со схемой вьщеления наибольшего (наименьшего) ограничения выходных функций по модупю. Диодный функциональный преобразователь содержит п пар входных масштабных резисторов 1, U. и 2,, 2,,...,2п, п резисторов обратной связи 3, ,3, . .. ,3, п ограничительных стабилитронов 4,, 42,...,4, находящихся в обратной связи, п операционных усилителей 5,, 5;j,...,5, п коммутирующих диодов 6,,6,...,6п, а также токозадающий резистор 7. Поставленная цель достигнута благодаря введению в преобразователь ограничительных стабилитронов и токозадающего резистора. 4 ил. (Л

Стабилитроны (диоды) 4,Д,..,,4, предназначены для замыкания цепи обратной связи тех операционных усилителей 5, выходы которых на данном линейном участке аппроксимации подключены к закрытым коммутирующим дио- дам 6|. Такое подключение стабилитронов (диодов) в цепь отрицательной обратной связи сохраняет работу операционного усилителя 5 в линейной зоне, что значительно увеличивает быст- родейс.твие функционального преобразователя при переключении коммутирующих диодов 6 в узлах аппроксимации аппроксимирующей функции. При этом напряжение стабилизации стаби- литронов 4, -4„ должно быть не ниже максимального выходного напряжения.

Опорное напряжение Uon и токозадаю- щий резистор R предназначены для обеспечения работы функционального преобразователя при малых значениях входного сигнала.

Для моделирования функциональных зависимостей с убывающей производной (фиг.4) представлена функциональная электрическая схема варианта диодного функционального преобразователя (фиг.З).

Диодный функциональный преобразоваДиодный функциональный преобразователь, содержащий п операционных усилителей,п пар последовательно соединенных входных масштабных резисторов и резисторов обратной связи,объединенные выводы которых подключены к инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей, и п коммутирующих диодов, одни из выводов которых соединены с выходами соответствующих операционных усилителей, а другие выводы объединены, подключены к свободным выводам резисторов обратной связи каждой пары и являются выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстроп ограничи-.

тельных стабилитронов, токозадающий резистор и п дополнительных масштабных резисторов, которые включены межоперационных усилителей 5;

тель для моделирования функций с убы- jg

вающей производной работает аналогич- действия, он содержит ным образом. Отличием является использование в нем обратной связи операционных усилителей стабилитронов 4; , напряжение стабилизации которых долж- 40 инвертирующими входами соответст- но быть меньше напряжения насьш1ения вующих операционных усилителей и первой шиной опорного напряжения, ограничительные стабилитроны включены между выходами и инвертирующими входами соответствукнцих операционных усилителей, один из выводов токоза- дающего резистора соединен с объединенными выводами коммутирующих диодов, а другой вывод подключен к второй шине опорного напряжения, инвертирующие входы операционных усилителей соединены с шиной нулевого потенциала, свободные выводы входных масштабных резисторов объединены и являются вхоТаким образом, устройство позволяет моделировать функции как с возрастающей, так и с убывакмцей производными, независимо от характеристик нелинейных коммутирующих элементов 6; (диодов), что подтверждается соотношением для значения выходного напряжения для функций с возрастающей производной

max и, ) ,

а для зависимостей с убывающей производной

45

50

дом преобразователя.

которые зависят лишь от точности сопротивлений выбираемых резисторов 3;,2;, 1; и опорного напряжения. Достоинством преобразователя является то, что коэффициент передачи по каждому входу (1i,2i) элементарной нелинейной ячейки производится независимо и вьфажается соотношениями

и„:(о) -и„„ ;

R.

1

Формула изобретения

Диодный функциональный преобразователь, содержащий п операционных усилителей,п пар последовательно соединенных входных масштабных резисторов и резисторов обратной связи,объединенные выводы которых подключены к инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей, и п коммутирующих диодов, одни из выводов которых соединены с выходами соответствующих операционных усилителей, а другие выводы объединены, подключены к свободным выводам резисторов обратной связи каждой пары и являются выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстроп ограничи-.

тельных стабилитронов, токозадающий резистор и п дополнительных масштабных резисторов, которые включены междействия, он содержит инвертирующими входами соответст- вующих операционных усилителей и первой шиной опорного напряжения, ограничительные стабилитроны включены между выходами и инвертирующими входами соответствукнцих операционных усилителей, один из выводов токоза- дающего резистора соединен с объединенными выводами коммутирующих диодов а другой вывод подключен к второй шине опорного напряжения, инвертирующие входы операционных усилителей соединены с шиной нулевого потенциала, свободные выводы входных масштабных резисторов объединены и являются вхо40

45

40

50

дом преобразователя.

)

УгК)

Ув(

УМ

УМ Vi(O)

УО,} y,to)

Xt X,

фиг л