Функциональный преобразователь напряжения Советский патент 1988 года по МПК G06G7/26 

запоминающий конденсатор 7, генератор 8 импульсов, делитель 9.частоты, дифференцирующий эдемент 10, инвертор 11, разрядный ключ 12, эдемент 13 с односторонней проводимостью, вход 14 цшну нулевого потенциала 15, вьрсод 16, выходы генератора импульсов 17- 19, выход элемента с односторонней проводимостью 20, дополнительный операционный усилитель 21, первую пару ключей 22, 23, вторую пару ключей .24, 25, второй запоминающий конденсатор 26, третью пару ключей 27, 28, третий запоминающий конденсатор 29,

четвертую пару ключей 30, 31, четвер- чпый запоминающий конденсатор 32, пятую пару ключей 33, 34, шестую пару ключей 35,.36,-ПЯТЫЙ запоминающий конденсатор 37, седьмую пару ключей 38, 39, восьмую пару ключей 40, 41 и шестой запоминающий конденсатор 42. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря исключению из преобразователя, накопительных конденсаторов за счет введения дополнительного операционного усилителя, коммутируемых запоминающих конденсаторов и восьми пар ключей. 1 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности работы функционального преобразоваг теля напряжения. Функциональный пре образователь содержит операционный . усилитель-I, первый, второй, третий четвертый и пятки ключи 2-6, первый (Л со «VI О5 00

1

Изобретение относится к преобразователям напряжения с формированием сигнала, описываемого линейной или нелинейной функцией, и может быть использовано в аналоговых вычисли- тельных машинах.

Цель изобретения - повышение точности работы преобразователя.

На чертеже приведена схема функционального преобразователя напряже- ния.

Функциональный преобразователь содержит операционньй усилитель 1, первый 2, второй 3 третий 4, четвертый 5 и пятый 6 ключи, первый запоминающий конденсатор 7, генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, дифференцирующий элемент 10, инвертор 11, раз рядный ключ 12, элемент 13 с однрсто- ронней проводимостью, вход 4, шину 15 нулевого потенциала, выход 16, первый 17, второй 18 и третий 19 выходы генератора 8 импульсов, выход 20 элемента с односторонней проводи- мостью, дополнительный операционньй усилитель 21, первую пару ключей 22 и 23, вторую пару ключей 24 и 25, - второй запоминающий конденсатор 26, третью пару ключей 27 и 28, третий запоминающий конденсатор 29, четвертую пару ключей 30 и 31,четвертый запоминающий конденсатор 32, пятую пару ключей 33 и 34, шестую пару ключей 35 и 36, пятый запоминающий конденсатор 37, седьмую пару ключей, 38 и 39, восьмую пару ключей 40 и

41 и шестой запоминающий конденсатор 42, соединенные по приведенной схеме

Функциональный преобразователь напряжения работает следующим образом.

В начальный (первый)момент времени на выходе 18 генератора 8 импульсов появляется сигнал, который поступает на управляющие входы ключей 3, 5,22,25,28,30,33,35,39 и 41, в результате чего эти ключи замыкаются. На выходе I7 генератора 8 импульсов появляется сигнал, который передается через делитель 9 частоты и дифференцирующий элемент 10 на управляющи вход первого ключа 2, в результате чего этот ключ замыкается и первый конденсатор 7 заряжается до напряжения, действующего на входе 14. На выходе 16 операционного усилителя 1 Е: этот момент времени имеется напряжение, величина которого зависит от отношения емкостей первого 7 и Е:торого 26 конденсаторов, т.е.

«( Е;-,.

Учитывая, что С -, и что напряжение и является постоянной величиной и, и, , напряжение на выходе 16 можно записать следующим образом:

Uud) и,.

В то же время напряжение на выходе 16 через открытый ключ 28 запоминается до следующего такта на третьем конденсаторе 29. Так как в этот

3J

момент времени четвертый конденсатор 32 незаряжен, через закрытый ключ 30 на инвертирующий вход дополнительного операционного усилителя 21 напря- жение не поступает и, следовательно, на выходе дополнительного операционного усилителя 21 в этот момент времени напряжение отсутствует.

Время нахождения первого ключа 2 в замкнутом состоянии определяется длительностью импульса с выхода дифференцирующего элемента 10. Следующее замыкание ключа 2 происходит с приходом по переднему фронту очеред- ного импульса с выхода делителя 9 частоты,

С появлением импульса в момент времени t 2 на выходе I9 генератора 8 импульсов замыкаются ключи 4, 6,23,24,27,31,34,36,38 и 40, В этот момент времени осуществляется разряд третьего конденсатора 29, который заряжен в момент времени t 1 через открытый второй ключ 27 и пoдкJлoчeн к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя 21.

На выходе дополнительного опера- |ционного усилителя 21 имеется напряжение, равное

и,/2) ,,(1).

Ь 41

Обозначим С,,/Сф, через X. Тогда и-2, (2) X ). Это напряжение через открытые ключи 4 и 6 перезаря- жает первый конденсатор 7 до напряжения и г,(2), существующее в это время на выходе дополнительного операционного усилителя 21, в результате чего на выходе операционного усилителя 1 сформируется напряжение

) §;U7.(2) X..U,.

в этот же момент времени происходит запоминание выходного напряжения

с выхода I6 на четвертом конденсаторе 32 через открытый ключ 31.

В следующий момент времени t 3 вновь.включаются ключи 33,3,5,22,25, 28,30,35,39 и 41. Происходят, соот- 50 ветствующие перезаряды конденсаторов 7, 26, 29, 32, 37 и 42. Учитывая,

,

1 -41 .

1, то и„(3) «55

.

X.U,;(2)S U,,(3)(2)

х -и„..

Для момента времени, которое ограничено длительностью импульса с выхода делителя 9 частоты, напряжени на выходе будет:

и,(п) Un(n-l), .

п Пусть

X - р-; Сз.С, .

31

и,Лп) .

Пусть X 2. Тогда на выходе 16 формируется функциональная зависимость

Uu(n) 2

и,

Таким образом, в общем случае для текущего момента времени выходное напряжение равно

0 5

0

0

5

0

5

.U,t(n) и

0

где ,1,2,3... - моменты времени,

соответствующие импульсам от генератора 8 импульсов.

Элемент 13 с односторонней проводимостью введен для исключения работы источника напряжения U,, на низко- омный выход операционного усилителя 21.

Таким образом, путем изменения коэффициента передачи дополнительного операционного усилителя 21, определяемого отношением при .,, Cj, С j, и изменяя входную величину U и частоту генератора 8 импульсов, можно воспроизводить при постоянном X функции с различной крутизной. Кроме того, отсутствие накопительных конденсаторов в преобразователе (все запоминающие конденсаторы являются коммутируемьми) приводит к повышению точности, так как коммутируемые запоминающие конденсаторы по каждому такту генератора 8 импульсов перезаряжакгтся до нового установившегося состояния, исключая явление накопления паразитного заряда на конденсаторах.

4

В мсмчент времени, определяемый коэффициентом деления делителя 9 частоты, замыкается разрядный ключ 12. В результате этого сигнал на выходе операционно1 о усилителя 1 снижается до нуля. Далее процессы повторяются.

513761

Формула изобрете-ния

Функциональный преобразователь напряжения, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, первый и второй запоминающие конденсаторы, элемент с односторонней проводимостью, последовательно включенные пер1вый, второй, третий, четвертый и пятый ключи, генератор импульсов, делитель частоты, дифференцирующий элемент, инвертор и разряд- ньтй ключ, включенный между шиной нулевого потенциала и выходом операционного усилителя, который является вьг- ходом преобразователя, свободный информационный вьшод первого ключа является информационным входом преобразователя, а объединенные информационные вьюоды первого и второго,второго и TpieTbero, третьего и четвертого, четвертого и пятого ключей подключены соответственно к выходу элемента с односторонней проводимостью, к первой обкладке первого запоминающего конденсатора, к инвертирующему входу операционного усилителя и к второй обкладке первого запоминающего конденсатора, первый выход генератора импульсов через последовательно включенные делитель частоты и дифференцирующий элемент подключен к управляющему входу первого ключа, а второй и третий выходы генератора импульсов соединены с управляющими входами соответственно второго и четвертого и третьего и пятого ключей, управляющий вход разрядного ключа через инвертор подключен к выходу дифференцирующего элемента, отличающийся тем, что, с целью повыще- ния точности, он содержит дополнительный операционный усилитель, третий, четвертый, пятый и щестой запоминающие конденсаторы и восемь пар последовательно включенных ключей, причем объединенные информационные выводы ключей первой и второй пар соединены соответственно с первой и второй обкладками второго запоминающего конденсатора, а свободные информационo

1

5

0

5

0

5

0

5

0

086

ные вьгооды первых и вторых ключей первой и второй пар подключены соответственно к инвертирующему входу и к выходу операционного усилителя, объединенные информационные вьшоды ключей третьей и четвертой пар подключены к одним из обкладок соответственно третьего и четвертого запоминающих конденсаторов, другие обкладки которых соединены с шиной нулевого потенциала, свободные информа- цн:онные вьшоды первых ключей третьей и четвертой пар объединены между собой и со свободными информационными вьшодами первьпс ключей пятой и седьмой пар и подключены к инвертирующему входу дополнительного операционного усилителя, выход которого соединен со свободными информационными выводами первых ключей шестой и восьмой пар и со входом элемента с односторонней проводимостью, свободные информационные вьюоды вторых ключей тр етьей и ч птвертой пар подключены к выходу операционного усилителя, объе- д шeнныe информационные выводы клю- чей пятой и шестой пар подключены к первой и второй обкладкам пятого запоминающего конденсатора, а объединенные информационные вьшоды ключей седьмой и восьмой пар - к первой и второй обкладкам щестого запоминающего конденсатора, свободные информационные вьгаоды вторых ключей пятой, щестой, седьмой и восьмой пар и неин- вертирующий вход дополнительного операционного усилителя соединены с тиной нулевого потенциала, управляющие входы первых ключей первой, четвертой и тестой пар и управляющие входы вторых ключей второй и третьей, седьмой и восьмой пар соединены с вторым выходом генератора импульсов, третий выход которого подключен к управляющим входам первых ключей, второй, третьей, седьмой и восьмой пар и к управляющим входам вторых ключей, первой, четвертой, пятой и щестой . пар, свободный информационный вьшод пятого ключа соединен с объединенными информационными входами первого и второго ключей.