Функциональный преобразователь Советский патент 1978 года по МПК G06G7/26 

(54)

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

. Изобретение относится к вычислителной, технике и автоматике,

В системах автоматического управления, вычислительной технике, телемеханических системах , а также в изм рительных информацибнных системах находят широкое применение функциональные преобразователи.

Известен функциональный преобразователь, который содержит операционный усилитель с резисторами в цепи обратной связи, параллельно которому включены шунтирующие цепочки из последовательно включенных стабилитронов и резисторов. Каждая шунтирующая цепочка содержит сглаживающий фильтр, включенный между точкой соединения стабилитрона с резистором и точкой нулевого потенциала JlJ. .

Такой преобразователь воспроизводит только монотонные функции- с невысокой точностью.

. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный преобразователь, содержащий выходной сумматор,масштабные резисторы, операционные усилители, две группы стабилитронов, аноды стабилитронов первой группы через первый разделителный .циод соединены с выходом первого

операционного усилителя и через первый масштабный резистор, - с входом второго операционного усилителя, а катоды стабилитронов второй группы через второй разделительный диод соедин$1 ы с выходом третьего операционного 5/силителя и через второй масштабный резистор ,. с входом четвертого операционного усилителя ,| .

В предложенном преобразователе, с целью повышения точности, выход второго операционного усилителя через первый входной масштабный резистор со.единен с входом первого операционного усилителя, выход которого через третий масштабный резистор соединен с входом второго операционного усилителя и через второй входной масштабный .-резистор - с входом выходного сумматора, к которому через третий входной масштабный резистор подключен такжЦ-вьаход четвертого операционного-Усилитёля, входы второго и четвертого операционных усилителей соответственно через четвертый и пятый входные масштабные резисторы соединены с входом преобразователя, выход третьего операционного усилителя через четвертый масштабный резистор соединен с входом четвер,того операционного усилителя, катод каждого стабилитрона первой группы соединен с входом второго операционно го усилителя через соответствующий масштабный резистор первой группы и через соответствующий масштабный резистор второй группы - с первым выводом шестого входного масштабного рези тора, второй вывод которого подключай к входу четвертого операционного усил теля, анод каждого стабилитрона второ группы соединен с входом четвертого операционного усилителя через соответ ствующий масштабный резистор третьей группы и через соответствующий масштабный резистор четвертой группы - с первым выводом седьмого входного масш табного резистора, второй вывод которого подключен к выходу второго опера ционного усилителя. Принципиальная схема описываемого преобразователя приведена на чертеже. Функциональный преобразователь содержит выходной сумматор, выполненный на усилителе 1 с резистором 2 в обрат ной связи, операционные усилители 3 6 с соответствующими резисторами обратной связи , две группы стабилитронов и , четыре группы масштабных резисторов 13j-13,, , ISjrlSf,, 16 -16ff, разделитель ные диоды 17,, 18, входные масштабЕ1ые резисторы 19-26, масштабные резисторы 27-30. Стабилитронами первой 11 и второй 12 групп устанавливаются участки аппроксимации заданной нелинейной харак теристики соответственно для отрицательной и положительнойполярностей входного сигнала. Четырьмя группами масштабных резис торов 13-16 устанавливаются наклоны участков аппроксимации и необходимый ток для компенсации скачка выходного сигнала в момент перехода на новый участок аппроксимации. Масштабными резисторами 28 и 29 грубо устанавливается коэффициент обратной связи в зависимости от минимгшьной крутизны. Масштабными резисторами 27 и 30 устанавливаются наклоны начальных участко аппроксимации соответственно для отрицательной и положительной полярноетей входного сигнала. Разделительный диод 17 обеспечивает работу стабилитронов 11 первой группы при отрицательной полярности входного сигнала, исключая работу ста билитронов при положительной полярнос ти. Разделительный диод 18 обеспечива ет работу стабилитронов 12 второй гру пы при положительной полярности входного сигнала, исключая работу стабилитронов при отрицательной полярности Функциональный преобразователь работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала сигнал на выходе равен нулю. При наличии входного сигнала положительной полярности преобладающей цепью прохождения сигнала является операционный усилитель 6, у которого на начальном участке устанавливается масштабным резисторов 30 величина, обратной связи такой, чтобы суммарный сигнал на входе усилител 1 соответствовал требуемому наклону начального участка. При этом коэффициенты обратной связи усилителей 4 и 6, устанавливаемые масштабными резисторами 28 и 29, выбираются минимальными. При наличии входного сигнала, обеспечивающего, падение напряжения на масштабном резисторе 30, соответствующее пробою первого стабилитрона второй группы переходу на участок большей крутизны, пробивается указанный стабилитрон,который обеспечивает подключение резистора 15 параллельно резистору 30. При этом полное сопротивление цепи обратной связи уменьшается, вследствие чего коэффициент обратной связи увеличивается, что приводит к переходу на новый участок аппроксимации . Кроме того, подается сигнал на вход компенсации операционного усилителя 4 по следующей цепи: выход усилителя 5, разделительный диод 18, стабилитрон 12, резистор 1б,входд компенсации операционного усилителя 4, что приводит к компенсации скачка выходного сигнала в момент перехода на новый участок аппроксимации. При наличии входного сигнала, обеспечивающего падение напряжения на масштабном резисторе 30, соответствующее пробою второго стабилитрона второй группы 12 и переходу на участок меньшей крутизны, пробивается стабилитрон 122, который обеспечивает подачу сигнала на вход компенсации операционного усилителя 4 по следующей цепи: выход операционного усилителя 5, разделительный диод 18, стабилитрон 122, резистор 1б2, вход компенсации усилителя 4, что приводит к переходу нановый участок аппроксимации. При этом изменение коэффициента обратной связи в усилителе 6 происходит незначительно, так как сопротивление резистора 152 велико. При дальнейшем увеличении ВХ9ДНОГО сигнала последовательно пробиваются стабилитроны второй группы. Преобразователь при этом работает аналогично. При наличии входного сигнала отрицательной полярности преобладающей цепью прохождения сигнала является усилитель 4, у которого на начальном участке устанавливается величина обратной связи резистора 27 такой, чтобы суммарный сигнал на входе усилителя 1 соответствовал требуемому наклону начального участка. В дальнейшем переключение стабилит ронов первой группы llj-lljj происходи аналогично описанному принципу перакл чения стабиг iTpoHOB . Преобразователь позволяет повысить точность воспроизведения функций в любом квадранте для двух полярностей входного сигнала. Формула изобретения Функциональный преобразователь, со держащий выходной сумматор, мас1атабные резисторы, операционные усилители две группы стабилитронов, аноды стабилитронов первой группы через первый разделительный диод соединены с выходом первого операционного усилителя и через первый масштабный резистор - с входом второго операционного усилителя, а катоды стабилитронов второй группы через второй разделительный ди од соединены с выходом третьего операционного усилителя и через второй масштабный-резистор - с входом четвер того операционного усилителя, о -т личающийся тем, что, с целью повышения точности, в нем выход второго операционного усилителя через первый входной масштабный резистор со единен с входом первого операционного усилителя, выход которого через третий масштабный резистор соединен с входом второго операционного усилителя и через второй входной масштабный резистор - с входом выходного суммато ра, к которому через третий входной масштабный резистор подключен также выход четвертого операционного усилителя, входы второго и четвертого операционных усилителей соответственно через четвертый и пятый входные масштабные резисторы соединены с входом преобразователя, выход третьего операционного усилителя через четвертый масштабный резистор соединен с входом четвертого операционного усилителя, катод каждого стабилитрона первой группы соедннен с входом второго операционного усилителя и через соответствующий масштабный резистор второй группы - с первым выводом шестого входного масштабного резистора второй вывод которого подключен к входу четвертого операционного усилителя, анод каждого стабилитрона второй группы соединен с входом четвертого операционного усилителя через соответствующий масштабный резистор третьей группы и через соответствующий масштабный резистор четвертой группы - с первым выводом седьмого входного масштабного резистора, второй вывод которого подключен к выходу второго операционного усилителя. Источники информации,; принятые во .внимание при экспертизе: 1,Авторское свидетельство СССР № 386405, кл. Q Об С| 7/26., 1970. 2.Смолов В.Б. Диодные функциональные преобразователи. Изд. Энергия, Л., 1967, с. 88-92.

15

I

vv

L2±-±JI11 Ъ

: ifX-JT r I If

V-hy

-1X--qr