Функциональный преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G06G7/25 

4 О СЛ

О

ч

СХ)

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть применено в устройствах автоматики и вычислительной техники, пред- назначен.ных для функционального преобразования электрических сигналов переменного тока.

Цель изобретения - повьппение точности за счет уменьшения влияния об- ратных сопротивлений диодов и расширение функциональных возможностей за счет получения несимметричного разностного выхода.

На фиг. приведена схема функцио- нального преобразователя, вьтолняюще го функцию идеальный на фиг.2 схема функционального преобразователя с несимметричным выходом, дополнительно выполняющего функцию форми- рования модуля входного сигнала.

Функциональный преобразователь (фиг.1) содержит дифференциальный операционный усилитель I, в цепь 2 обратной связи которого включены пер- вь1й, второй, третий и четвертый вы- пpямитqльныe диоды 3-6 соответственно и перззый 7 и второй 8 масштабные резисторы, образующие схему диодно- резистивного моста. Функциональный преобразователь содержит также третий масштабный резистор 9, компенсирующий диод 10, чатвертый, пятый и шестой масштабные резисторы 11-13 соответственно, вход 14, выходы. 15 и 16, шину 17 нулевого потенциала.

Функциональньш преобразователь согласно фиг.2 включает в дополнение к функциональному преобразователю 18 выполненному согласно фиг,1, вычита- тель 19, входы которого соединены со ответственно с выходами 15 и 16 блока 18. Выход вычитателя 19 является общим выходом 20 преобразователя, Вы читатель 19 может быть выполнен, в частности, в виде операционного усилителя 21, неинвертирующий вход которого служит одним из входов вычитате ля J9, Усилитель 21 охвачен отрицательной обратной связью с помощью масштабных резисторов 22 и 23. Инвер- tиpyзoщий вход усилителя 21 через мае штабный резистор 22 соедин ен с выходом повторителя 24 напряжения, вход которого служит вторым входом вьтита теля 19.

Функциональный преобразователь ра ботает следующим образом.

,.

Q

15 20

25

30

35

40

45

50

55

Входной электрический сигнал в виде напряжения переменного тока прикладывается к входу 14 преобразователя (фиг.1). Выходной сигнал усилителя I в течение одной полуволны входного сигнала (положительной) проходит через диоды 4 и 6 и резисторы 8 к 9 па шину нулевого потенциала. При зтом с выхода 16 снимается полезный сигнал. С общего вывода резисторов 8 и 9 снимается часть сигнала, которая в виде напряжения отрицательной обратной связи поступает на инвертирующий вход усилителя 1. При этом коэффициент передачи преобразователя определяется соотношением сопротивлений резисторов 8 и 9.

В течение второй полуволны входного сигнала (отрицательной) выходной сигнал усилителя 1 проходит черкез диоды 3 и 3 и резисторы 7 и 9..При этом на выход 15 проходит полезный сигнал. С общего вывода резисторов 7 и 9 снимается часть сигнала, которая в виде напряжения отрицательной обратной связи поступает на инвертирующий вход усилителя 1. При этом коэф 1|ициент передачи преобразова еля определяется соотношением сопротивлений резисторов 7 и 9. Если выбра;ть сопротивлеиие резистора 7 равным сопротивлению резистора 8, то коэффициенты передачи преобразователя в течение обоих полупериодов будут равны друг другу и определяться сопротивлением резистора 9.

Одновременно с указанными процессами при положительной полуволне входного сигнала ток с выхода усилителя 1 протекает через прямое сопротивление диода 6, резистор 1I, прямое сопротивление компенсирующего диода 10 и резистор 12 на шину нулевого потенциала. Падение напряжения на резисторе 12 приложено к катоду диода 3 положительной полярностью. Положительное выходное напряжение с выхода 16, деленное делителем, образованным резисторами 8 и 9, приложено через резистор 7 к аноду диода 3. Если выбрать сопротивление резистора I1 равным сопротивлению резистора 9 и учесть, что падение напряжения на диоде 4 практически равно падению напряжения на диоде. 10, то можно считать, что разность потенциалов на выводах диода 3 практически равна нулю, поэтому в течение положительной полуволны напряжения на выходе усилителя 1 обратный ток через диод 3 не протекает и не попадает в цепь отрицательной обратной связи усилителя 1.

Аналогичным образом при отрицательной полуволне входного сигнала выходной ток усилителя 1 протекает через прямое сопротивление диода 5, прямое сопротивление диода 10, резисторы 11 и 13. Падение напряжения отрицательной полярности, снимаемое с резистора 13, приложено к аноду диода 4. Вьрсодное напряжение с выхода 15 отрицательной полярности, деленное резис- торами 7 и 9, через резистор 8 приложено к катоду диода 4. Если выбрать сопротивление резистора 13 равным сопротивлению резистора 9, а также учесть, что сопротивления резисторов 7, 8 и 11 равны между собой, то можно сказать, что разность потенциалов на диоде 4 практически равна нулю, обратный ток не протекает через диод 4 и не попадает в цепь отрицательной обратной связи усилителя 1. Таким образом, функциональный преобразователь согласно фиг.1 выполняет функцию идеальный диод.

Функциональный преобразователь согласно фиг.2 работает следз щим образом.

Однополупериодный выходной сигнал преобразователя 18 положительной по

лярности с выхода 16 поступает на не- инвертирующий вХод вычитателя 19 и передается на общий выход 20 преобразователя. Однополупериодный выходной сигнал отрицательной полярности с выхода 15 поступает на инвертирующий вход вычитателя 19, инвертируется и передается на выход 20. Если соотношением сопротивлений резисторов установить коэффициенты передачи для отрицательной и полояштельной полуволн равными, то на выходе 20 будет формиs 5

о

5

Q

роваться сигнал, пропорциональный модулю входного сигнала.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный операционный усилитель, неинвертирующий вход которого является входом преобразователя, а инвертирующий вход подключен через первый и второй масштабные резисторы к первым выводам соответственно первого и второго встречно направленных вьтрямительных диодов и через третий масштабный резистор к шине нулевого потенциала, общие выводы первых и вторых масштабных резисторов и выпрямительных диодов являются соответственно первым и вторым выходами преобразователя, О тличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния обратных сопротивлений диодов, в него введены третий и четвертый вьтрямительные диоды, которые включены последовательно и согласно между вторыми выводами первого и второго вьтрямительных диодов, пос - ледовательно соединеннь1е четвертый масштабный резистор и компенсирующий диод, и пятый и шестой масштабные резисторы, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, второй вывод пятого масштабного резистора подключен к общему выводу i; первого и третьего выпрямительных диодов и свободному выводу компенсирующего диода, а второй вывод шестого масштабного резистора - к общему выводу второго и четвертого выпрямительных диодов и свободному выводу четвертого масштабного резистора, общий вывод третьего и четвертого выпрямительных диодов подключен к выходу дифференциального операционного, усилителя.

.ff 2

A 10

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, в частности к устройствам для функционального преобразования электрических сигналов переменного тока. Целью изобретения является повьшение точности за счет уменьшения влияния обратных сопротивлений диодов и расширение функциональных возможностей за счет получения несимметричного разностного выхода. Функциональный преобразователь содержит дифференциальный операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включены четьфе вьтрямительных диода и два масштабных резистора, образз ющие схему диодно-резистивного моста. Третий масштабный резистор, компенсируняций диод, четвертьй, пятый и шестой масштабные резисторы и шину нулевого потенциала. Кроме того, функциональный преобразователь может быть дополнен вычитателем, образующим несимметричный выход. Достижение поставленной цели обеспечивается благодаря введению в преобразователь . трех масштабных резисторов, двух выпрямительных и одного компенсирзгющего диода с соответствующими связями. 2 ил. (Л с:

/3

ff

ii

-

16

т

-0