Функциональный преобразователь Советский патент 1990 года по МПК G06G7/26 

ел

00

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям и может быть использовано при постро- информационно-измерительных систем.

Цель изобретения - повышение быстродействия функционального преобразователя.

На чертеже приведена схема преобразователя .

Функциональный преобразователь содержит операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, коммутатор 3, группу 4 запоминающих конденсаторов, коммутатор 5, группу 6 запоминающих конденсаторов и блок 7 управления, информационный вход 8 и управляющий вход 9.

Примером построения блока 7 управления может служить совокупность включенных последовательно генератора 10, счетчика 11 импульсов, дешифратора 12

и схем 13 совпадения, а также дешифратора 14 с соответствующими связями.

Работа преобразователя осуществляется следующим образом.

По команде Старт счетчик 11 начинает подсчитывать импульсы генератора 10. Дешифратор 12, дешифрируя состояния счетчика 11, формирует импульсы управления, поступающие на схемы 13 совпадения, на которые также поступает выходной код дешифратора 14 являющийся результатом нелинейного преобразования входного кода. Импульсы с выхода схем 13 совпадения поступают на коммутаторы 3 и 5, осуществ- ляюшие подключение конденсаторов групп 4 и 6 соответственно к выходу операционного усилителя 1 (группу 4) и к входу устройства (группу 6).

Процесс преобразования состоит из нескольких циклов. Цикл начинается зарядом конденсаторов группы 4 до напряжения, равного выходному напряжению преобразователя (заряжаются только те конденсаторы, которым соответствуют логические единицы в коде, управляющем коммутатором 3), с последующим их разрядом на вход операционного усилителя 1, образующего интегратор совместно с интегрирующим конденсатором 2. Затем аналогично осуществляется заряд конденсаторов группы 6 через коммутатор 5 напряжением на входе 9 преобразователя U и последующий их разряд на вход интегратора. В обоих случаях заряды

5

0

конденсаторов групп 4 и 6 передаются конденсатору 2. После окончания заданного числа циклов счетчик 11 прекращает подсчет импульсов генератора 10, а дешифратор 12 выдает сигнал Конец преобразования, который поступает на цифровой выход преобразователя.

t

Емкости конденсаторов каждой из групп 4 и 6 соотносятся между собой, например, как веса разрядов двоичного числа, т.е. они могут быть равными , 21C,...2NC, где С - емкость конденсатора соответствующего разряда минимального веса. Таким образом, если на вход 8 преобразователя поступают коды NJ и N,которые дешифратором 14 преобразуются соответственно в коды N t и NJ, управляющие непосредственно коммутаторами 6 и 4 соответственно, то суммарные заряды, передаваемые группами 6 и 4 конденсатору 2, в этом случае равны

5

5

И

N

a,2

1-1

VXCN;;

Ч« - VetncC b,2

ы

VeMP«i

It

где а.

и b ( - значения двоичных цифр i-x разрядов кодов

N

и Nj соответственно.

Предположим, перед началом преобразования напряжение на выходе операционного усилителя 1 равно Vfl. Тогда после окончания первого цикла напряжение на выходе устройства станет равным

v v +Yx™i v OSi-MSi + v о

1 Г.. V«r. Г. . VoV.

с„

Q 1

ON. с

п

с„емкость конден5

0

5

сатора 2.

После окончания п-го

цикла

Vk

, YjlCNi 4 ЛН

ЈQr+ veqn,

n J1 где j - порядковый номер цикла,-j

1 ,n.

В последнем выражении первый член представляет собой геометрическую прогрессию со знаменателем прогрессии Q, сходящую при выполнении неравенства |0 | 1, а второй член V0Qn при этом же условии убывает по абсолютной величине, если п - ,

Воспользовавшись известными формулами для геометрической прогрессии, запишем выражение для определения вы5

ходного напряжения после окончания переходного процесса в установившемс режиме

. (

-Очевидно, что если , то переходной процесс установления выходно напряжения заканчивается за один цикл. Легко показать, что если Q, например, лежит в пределах 0,1, то выходное напряжение после первог цикла устанавливается с погрешность

10% после второго - 1%$ после третьего - 0,1% после четвертого

Ј0,01%. Таким образом, практически переходной процесс заканчивается всго за несколько циклов, каждый из которых состоит- из четырех переключний коммутаторов. Если тактовая частота генератора 10 выбрана, наприме 500 кГц, практически она может быть и выше, например 1 МГц, то в этом случае даже 10 циклов требуют всего 80 мкс.

Рассмотрим, каким образом предлагаемый преобразователь может быть использован как функциональный масштабный преобразователь, реализующий функцию потенцирования - обратную логарифмированию. При этом входной

код N, заданный, например, в децибелах, определяет значение выходного напряжения относительно входного Vx,

Т Р

К(дБ)20 lg(VMp/Vp .

Последнее выражение преобразуется

к виду м/«,

Vx-10 .(2)

Это выражение является уравнением преобразования. Очевидно, что N легко представимо в виде суммы слагаемых

N N, + N 2.

где N, и N2, например, целая и дробная части N.

В этом случае уравнение преобразования можно переписать в следующем виде

V,

10 V,

10

fj.fzo

to-w«

ft

(3)

0

5

0

0

5

5

0

5

Из сопоставления уравнений (1) и (3) следует, что для реализации уравнения (2) в предлагаемом преобразователе дешифратор 14, выполняющий роль нелинейного преобразователя кодов, должен осуществлять преобразование в соответствии с выражениями

N t- 10м /1 иМ 2 , что легко выполнимо. В качестве такого дешифратора удобно использовать постоянное запоминающее устройство.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине преобразователя, первую и вторую группы запоминающих конденсаторов, первые обкладки запоминающих конденсаторов в каждой группе объединены, выход операционного усилителя через первый коммутатор соединен с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов первой группы, второй коммутатор, управляющие входы коммутаторов соединены с выходами блока управления, вход которого соединен с управляющим входом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, инвертирующий вход операционного усилителя через первый коммутатор соединен с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов первой группы, а через второй коммутатор соединен с информационным входом преобразователя и с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов второй группы, объединенные обкладки запоминающих конденсаторов каждой группы соединены с общей шиной преобразователя, а в цепь обратной связи операционного усилителя включен интегрирующий конденсатор .

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Цель изобретения - повышение быстродействия функционального преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в функциональном преобразователе содержится операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, коммунатор 3, блок запоминающих конденсаторов 4, коммутатор 5, блок запоминающих конденсаторов 6 и блок упраления 7. 1 ил.