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

(21)41АЗАОЗ/24-24

(22)24.10.86

(46) 23.04.88. Бюл. № 15

(71)Московский институт электронной техники

(72)Ю.А.Тарасов, А.А.Маслов, А.А.Агафонов и С.Л.Моисеев

(53)681.3 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 926677, кл. G 06 G 7/26, 1982.

Тарасов Ю.А. Проектирование диодных функциональных преобразователей без опорных напряжений. - Сборник научных трудов Элементы, узлы и математическое обеспечение управляющих систем. - М., 1985, с. 38-39, рис. 3.

(54)ДИОДНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРА- ЗОВАТЕЛЬ

(57)Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Целью изобретения является повышение точности преобразователя за счет повышения термостабильности, а также расширение его функциональных возможностей за счет воспроизведения функции как с возрастающей, так и с убывающей производной. Диодный функциональный преобразователь содержит операционный усилитель 1, резистор 2 обратной связи, п последовательно соединенных опорных диодов 34-3, п пар масштабных резисторов 4(-4„, и 4, -4 , га дополнительных опорных диодов и m делителей напряжения . Применение делителей напряжения 6 наряду с входными масштабными резисторами и дополнительными опорными диодами 5 обеспечивает повьш1ение точности вследствие возможной раздельной регулировки положений УЗ.ЛОВ аппроксимации Uj, и крутизны выходной характеристики а-, каждой элементарной нелинейной ячейки. При- . менение, таким образом, дополнительных делителей напряжения 6 упрощает расчет и настройку функционального преобразователя, что в конечном счете повьш1ает точность заявляемого тех- нического решения. 2 ил.

I

(Л

00

;о

UD

Фиг.1

Изобретение относится к аналогово вычислительной технике.

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет повыше- ния термостабильности устройства, а также расширение его функциональных возможностей за счет воспроизведения функций как с возрастающей, так и с убывающей производной,

На фиг, 1 приведена схема диодного функционального преобразователя, на фиг,. 2 - график моделируемой функциональной зависимости.

Диодный функцион.зльный преобразо- ватель (фиг.1) содержит операционный усилитель (ОУ) 1, резистор 2 обратной связи, п последовательно соединенных диодов , п пар масштабных резисторов n,, , F дополнительных опорных диодов Sj-Sr,, и п-1 делителей 6,;-6f, напряжений, содержащих масштабные резисторы 7,-7„., и 8,-8„., ,

Диодный функциональный преобразо- ватель (фиг.1) работает следующим образом.

Первая диодная нелинейная ячейка (дня), выполненная на масштабных резисторах 4, , 4(и опорном диоде 3,, включается при входном напряжении и, 0. При этом крутизна ее линейной характеристики на выходе ОУ 1 составляет

Каждая последующая i-я (,3,,..,п) ДНЯ включается в узле U, и выключается в узле Uxdti) .

При сопротивлениях Rig и R; плеч делителя 6 значительно меньших сопротивлений масштабных резисторов 4 .ц

и ч

напряжение

(i-i)u iki ±JRiii. )

R;

f-i

где

R;

6г.

- коэффициент

Ri + R;

2 передачи i-го делителя 6| напряжения.

Соответственно напряжение выключения и)(( ДНЯ, определяемой i последовательно включенными опорны- ми диодами 3,-3 J, j-ми опорными диодами 5; и соотношением сопротивлений R

нения

и R; определяется из урав+ UxiUoJi- (i-1)ujR;.

+ R;

iU

D ;

n 2 (5)

и

x(

(i-1)U + - Oi

UK Rj, + Rja

R

. (6)

Ja

И,наконец, крутизна линейной характеристики включений i-й ДНЯ в интервале изменения аргу1|.$ента V.; Uy ё U(;,,i

К, tgoi,

RO

R,,+ R,,

(1) 35 К; tgc.; -|..lL.

где R

- сопротивление резистора

2 обратной связи; R,, R, - сопротивления резисторов соответственно 4(

и 4,,.

при достижении напряжения в узле соединения резисторов 4, и 4 величины напряжения отпирания диода 3, при пренебрежимо малом его сопротивлении в проводящем направлении составляющая напряжения на выходе ОУ 1, обусловленная первой ДНЯ, равна

иц, и

0.

R..

Напряжение U , при котором отпирается диод 3 и соот:1зетственно выключается первая ДНЯ,, опр«;деляется соПовьщ1енная термостабильность г рантируется, например, при открыт 50 диодах ,- и и практическ одинаковом изменении uUjj падения пряжения на этих диодах.стабилиза цией токов через масштабные резис ры 4;, -4; , Например, приращение

отношением сопротивления резисторов 55 тока через масштабный резистор 4,

и 4

г

и 1

в R

+ R

(3)

г

(7)

Таким образом, определив из соотношения (4),, сумму сопротивлений R; + R; из формулы (7) и затем соотношение между сопротивлениями R- и R; из выражения (6) по наперед заданным U,j , U, К; и U)((, +,) можем обеспечить кусочно-линейную аппроксимацию функций как с убывающей.

так и с возрастающей внутри заданного диапазона изменения аргумента U производной (фиг.2).

Повьщ1енная термостабильность гарантируется, например, при открытых диодах ,- и и практически одинаковом изменении uUjj падения напряжения на этих диодах.стабилизацией токов через масштабные резисторы 4;, -4; , Например, приращение

тока через масштабный резистор 4,составит

AYb

Ч- Л Up - (i-1) uUa uUjj

Rl,

R;,- («)

т.е. оно зависит от изменения характеристик не всех, а только одного диода.

До включения i-й ДНЯ при U

температурная погрешность отсутствует вовсе.

Формула изобретения Диодный функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, резистор обратной связи, п последовательно согласно включенных опорных диодов и п пар последовательно соединенных масштабных резисторов причем общий вывод масщтабных резисторов каждой i-й (где ,2,...,п) пары подключен к аноду соответствующего опорного диода, свободный вывод первого масштабного резистора первой пары является входом преобразователя свободный вьшод второго масштабного резистора первой пары соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и с первым выводом резисто ра обратной связи, подключенного вторым выводом к выходу операционного усилителя, который является выходом преобразователя, катод первого опорного диода и неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с

и.

п

-Чт

10

j , -25

20

шиной нулевого потенциала, о т л и- ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения точности за счет увеличения термостабильности, а также расширения функциональных возможностей за счет вос1фоизведения функций как с возрастающей, так и с убывающей производной, в него введены (п-1) последовательно согласно включенных дополнительных опорных диодов,(п-1) делителей напряжения, выполненных каждый на двух последовательно соединенных масштабных резисторах, общий вывод которых является выходом делителя напряжения, и свободные выводы первого и второго масщтабных резисторов соединены соответственно с информационным входом преобразователя и шиной нулевого потенциала, выход каждого j-ro (где ,2,3,...,п-1) делителя напряжения подключен к свободному выводу первого масштабного резистора соответственно (1+1)-й пары, катод каждого j-ro дополнительного диода соединен со свободным выводом второго масштабного резистора соответствующей i-й пары, свободным выводом второго масштабного резистора п-й пары соединен с анодом (п-1)-го дополнительного опорного диода.