Функциональный преобразователь Советский патент 1974 года по МПК G06G7/26 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено, например, при конструировании преобразователей с нелинейной обратной связью.

При проектировании преобразователей

для реализации разных функциональных зависимостей между входом и выходом устройства широко применяются дифференциальные усилители с нелинейным элементом в цепи обратной связи, причем инвертирующий вход усилителя подключен через входной резистор к одной клемме преобразсва.теля, а неинвертирующий вход усилителя подключен к шине нулевого потенциала и к другой входной клемме преобразователя.

Недостатком таких функциональных преобразователей являются низкая точность преобразования при высоких частотах преобразуемого сигнала из-за уменьшения глубины обратной связи преобразователя на , высоких частотах. Уменьшение обратной связи приводит к увеличению нелинейной составляющей напряжения некомпенсации на входе усилителя, т.е. к увеличению погрешности за счет ее нелинейной составляющей.

Предложенный преобразователь с целью повышения точности содержит дополнительный дифференциальный усилитель с резистором в цепи отрицательной обратной связи, второй входной резистор и дополнительный резистор, включенный между выходом дополнительного дифференциального усилителя и его неинвертирующим входом, который соединен с инвертирующим входом диффаренциального усилителя и выходом преобразователя; инвертируюший вход дополнительного дифференциального усилителя через второй входной регистор соединен со вторы входом преобразователя.

Блок-схема предлагаемого преобразователя приведена на чертеже.

Между первым входом 1 и инвер;гирую- щим входом 2 дифференциального усилителя 3 включен первый входной резистор 4. Между инвертирующим входом 2 и выходом ди(|)ференциальн-аго усилителя 3 включен нелинейный элемент 5. Между вторым входом 6 и инвертирующим входом 7 дополнительного дифференциальнсго усилителя 8 {включен второй входной резистор 9. Между входом 7 и выходом допопнительного усилителя 8 включен резистор 10 обратно связи. Неинвертирующий вход дополнитель ного усилителя 8 присоединен к,инвертирую щему входу 2 дифференциального усилител 3 и через дополнительный резистор 11 выходу усилителя 8. Неинвертирующий вхо усилителя 3 подключен к шине 12 ну дев о го потенциала. Выходом преобразователя м жет служить, например, выход нелинейног элемента 5. Работает преобразователь следующим образом. Приложенное ко входу 6 напряжение (/ с здает во втором входном резисторе 9 ток ,-е, i Rg где напряжение некомпенсации между входами 7 и 2 усилителя 8.; е - напряже ние некомпенсации на входе 2 дифференциал ного усилителя 3; Rq- сопротивление второ го входного резистора 9. Предположим, что входные сопротивления усилителей 8 и 3 больше равных сопротив лений резисторов 9, 10, 11, 4 и не будем учитывать для простоты входные токи уси лителей. Тогда выходное напряжение дополнитель ного усилителя 8 U,-, выражается через R резистора ток L и сопротивление 1О обратной связи V 4-«1о V 2- с учетом соотношений (1) и (2), равен ства сопротивлений R и R ,-, .+2 е.+2 е.Сз) Дифференциальный усилитель 3 действуе как сумматор относительно тока i , созданного входным напряжением Ur, на ре- зисторе 4, и относительно тока Lg,СОЗи на дополнитель данного напряжением В ном резисторе 11. Ток L выражается: 1.1, (А) R/( где в р- напряжение некомпенсации дифференциального усилителя 3 на его входе 2 : R - сопротивление входного резистора 4. Ток L выражается: HEifi i ftilT ll де Q - напряжение некомпенсации усилителя 8; е„- напряжение некомпенсации усилителя 3 : Rj - -сопротивление дополнительного резистора 11. Суммарный ток в- нелинейной цехш обрат I выражается: ой связи -Ui+2ei-be2 -Lo-i. Допустим, что сопротивления R и R равны, тогда , t-o (6; Пусть на входах 6 и 1 источника сигнала имеется общая составляющая напряжения IT -Hlllll Напряжение сигнала U определяется как разность напряжений на входах 6 и 1 Uc Ui-U2.(8) На основании уравнений (7) и (8) можно написать выражения U и J через общую составляющую и сигнал UrUo-o. UcU2 LV0.5U Подставляя выражения (9) в (б), полу-, чим выражение тока в цепи обратной свя- 1,.. f«) При работе преобразователя дополнительный усилитель 8 инвертирует напряжение U-. , и на сумматоре компенсируются токи, вызванные общей составляющей напряжений входов 1 и 6, Выходной ток преобразователя зависит в первом приближении лищь от разности напряжений на клеммах источника и . с Погрешность преобразования и §ыража- ется через напряжение некомпенсации дополнительного усилителя 8-е и сопротивление резисторов (--9- . 0 - j; uc Достижение цели предлагаемого изобретения объясняется следующим; если в известном преобразователе ток в цепи нелинейного элемента 5 зависит от общего напряжения на входах источника и„, то ри предлагаемом включении ток в цепи елинейного элемента 5 СУГ него прямо е зависит. Этим объясняется повыщение одавления общего сигнала. Повышение точности, преобразсвания объясняется также тем, что выходной ток в цепи нелинейного элемента 5 не зависи прямо от нелинейного напряжения некомпенсации на входе 2 усилителя 3 - g . Как видно из уравнения (11), погрешность преобразования в первом приближении не зависит от обшего сигнала U, и от нелинейного напряжения 6, Предмет изобретения Функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого через первы входной резистор подключен к первому входу преобразователя, неинвертирующий вход подключен к шине нулевого потенциала, а в цепи отрицательной обратной связи включен нелинейный элемент, п т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит дополнительный дифференциальный усилитель с резистором в цепи отрицательной обратной связи, второй входной резистор и дополни - тельный резистор,включенный между выходом дополнительного дифференциального усилителя и его неинвертируюшим входом, который соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и выходом преобразователя; инвертирующий вход дополнительного дифференциального усилителя через второй входной резистор соединен со вторым входом преобразователя.

1

-02