Функциональный преобразователь Советский патент 1978 года по МПК G06G7/26 

Изобретение отпоеится к вычислительной технике и автоматике.

Известен функциональный преобразователь, вынолпенный на полупроводниковых диодах и операционных усилителях 1.

Он обладает невысокой точностью воспроизведения заданной характеристики за счет влияния нелинейности начального участка характеристик диодов, а также малой чувстннтсльностыо.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является функциональный преобразователь (2), содержащий входной операционный усилитель с первым масштабным резистором в цепи обратной связи, вход которого через переменные масштабные резнсторы первой группы подключен к анодам соответствующих стабилитронов, катоды которых соединены с выходом операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен второй масштабный резистор, вход входного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с входом иреобразователя и через четвертый масштабный резистор - с выходом операциониого усилителя, вход которого через пятый масштабный резистор соединен с выходом входного операционного усилителя, анод каждого стабилитрона через соответствующий переменный масштабный резне9

тор BTOpoii rp iiiibi соединен с первым выводом шестого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к входу сумматора с седьмым масштабным резистором в цепи обратной связи, выход сумматора является выходом нреобразователя, а его вход через восьмой маси1табный резистор соединен с выходом входного операционного усилителя.

Недостат ком ирообразова геля являегся низкая точность воспроизведения функций за счет в,1иян1 я нендеальности характеристик СТабН. НТр01 ОВ.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведення функций.

Для этого предложенный функциональный иреобразователь содержит блок дифференцирования, реверсивный счетчик, дешифратор, управляемые ключи и делитель напряжения, подключенный между шиной онорного напряжения и шиной нулевого потенциала, средние выводы переменных резисторов делителя нанряжеггия подключены к входам соответствующих управляемых ключей, выходы которых через соответствующие входные масштабные резисторы подключены к входу сумматора, управляющие входы управляемых ключей подключены к выходам дешифратора, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, входы реверсивного счетчика через блок дифференцирования подключены к выходу операционного усилителя.

На чертеже изображен предлагаемый преобразователь.

Функциональный преобразователь содержит входной операционный усилитель 1 с первым масштабным резистором 2 в цепи обратной связи, вход которого через переменные масштабные резисторы первой группы 3i-Зи подключен к анодам соответствующих стабилитронов 4i-4,i, катоды которых соединены с выходом операционного усилителя 5 со вторым масштабным резистором 6 в цепи обратной связи. Вход входкого операционного усилителя 1 через третий масштабный резистор 7 соединен со входом преобразовате-ля и через четвертый масштабный резистор 8 - с выходом операционного усилителя 5, вход которого через пятый масштабный резистор 9 соединен с выходом входного операционного усилителя 1. Анод каждого стабилитрона 4i-4п через соответствующий неременный масштабный резистор lOi-10„ второй группы соединен с первым выводом шестого масштабного резистора 11, второй вывод которого подключен ко входу сумматора 12 с седьмым маештабным резистором

13в цепн обратной связи. Выход сумматора 12 через восьмой масштабный резистор

14соединен с выходом входного операционного усилнтеля 5. Кроме этого, нреобразователь содержит блок дифференцирования 15, реверсивный счетчик 16, дешифратор 17, управляемые ключи 18о-18 и делитель напряжения 19. Средние выводы переменных резисторов 20о-20 делителя нанряжения

19 подключены ко входам соответствующих управляемых ключей 18о-18п, выходы которых через соответствующие входные масштабные резисторы 21о-21„ подключены ко входу сумматора 12.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

Операционный усилитель 5 взят с высоким коэффициентом усиления с целью получения больших скачков сигнала па его выходе в моменты перехода на новые участки аппроксимации.

Работой стабилитронов 4)-4„. воспроизводятся участкн аппроксимации заданной нелинейной функции.

Переменными масштабными резисторами 3i-Зи и lOi-10„ устанавливаются наклоны участков аннроксимации и необходимый ток для компенсации скачка выходного сигнала при нереходе на новый участок аппроксимации.

Переменными резисторами 20о-20„ производится незавнсимая установка ординат точек излома анпроксимированной кривой.

Блок дифференцирования 15 формирует импульсы положительной и отрицательной полярностей в моменты перехода на новые

участки аппроксимации соответственно при положительной и отрицательной производных от входного сигнала преобразователя. Реверсивный счетчик 16 производит суммирование импульсов, поступающих с выходов блока дифференцирования 15. При этом прямой счет соответствует увеличению входного снгнала (ноложительная нроизводная), а обратный счет - уменьшению входного сигнала (отрицательная производпая) преобразователя. На выходе счетчика16 формируется код, определяемый разностью числа положительных и отрицательных импульсов, который подается на входы дешифратора 17.

Дешифратор 17 имеет «п выходов, причем одновремеппо имеется сигнал только на одном выходе (где п - число участков аппроксимации).

При отсутствии входного сигнала реверсивный счетчик 16 находится в исходном состоянии, нри котором па его выходах сигпалы отсутствуют. С пулевого выхода дешифратора 17 снимается сигнал, открываюший ключ 18о, который нодает на вход сумматора 12 нанряжение, обеспечивающее иа его выходе требуемое начальное значение выходного сигнала.

Нрн наличии входного сигнала цепью его прохождения является входной операционный усилитель 1, у которого на начальном участке масштабным резистором 8 устанавливается величина положительной обратной связи такой, чтобы сигнал на его выходе соответствовал требуемо.му наклону начального участка. С выхода входного онерационного усилителя 1 сигнал поступает на вход сумматора 12. Нри этом на выходе сумматора 12 появляется суммарный сигнал, соответствующий начальному участку функции.

Нри увеличении входного сигнала положительной полярности, обеспечивающегс/ падение напряжения на масштабном резне торе 8, соответствующее пробою первого стабилитрона 4| и переходу на участок большей крутизны, пробивается стабилитрон 4i п обеспечивает подключение масштабного резистора 3i параллельно масштабному резистору 8. Нри этом нолное сонротивление цени обратной связи уменьшается, вследствие чего коэффициент обратной связи скачкообразно увеличивается и происходит нереход на новый участок аппроксимации.

На вход сумматора 12 подается сигнал, равный по величине и противоположный по знаку выходному сигналу входного усилителя 1 в момент nepexoxia на новый участок аппроксимации по цепп: выход операционного усилнтеля 5, стабилитрон 4ь масштабный резистор Юь сумматор 12. На выходе блока дифференцирования 15 появляется импульс положительной полярности.

который поступает на прямой вход реверсивного счетчика 16.

На выходе реверсивного счетчика Сформируется соотпетствующий код, который подается на входы дешифратора 17. На первом выходе дсигифратора 17 появляется сигнал, открывающий ключ 18i, через который подается на вход сумматора 12 требуемое началы;ое значение выходного сигнала следующего участка аппроксимации.

При увеличении входного сигнала, обеспечивающего падение напряжения на масщтабном резисторе 8, соответствующее пробою второго стабилитрона 42 и переходу на участок меньшей крутизны, пробивается стабилитрон 42 и обеспечивает подключение резистора 82 параллельно резистору 8. При этом полное сопротивление цепи обратной связи уменьшается, вследствие чего коэффициент обратной связи скачкообразно увеличивается.

Резистор 102 подключается параллельно резистору lOi, что приводит к воспроизведению нового участка аппроксимации.

На выходе блока дифференцирования 15 появляется импульс положительной полярности, который поступает на прямой вход реверсивного счетчика 16.

На выходе реверсивного счетчика 16 формируется соответствующий код, который подается на входы дещифратора 17. На втором выходе дешифратора 17 появляется сигнал, открывающий управляемый ключ 182, через который подается на вход сумматора 12 напряжение, обеспечивающее на его выходе требуемое начальное значение выходного сигнала следующего участка аппроксимации.

При дальнейшем увеличении входного сигнала последовательно пробиваются стабилнтроны 4з-4„. Преобразователь при этом работает аналогично.

При уменьшени, входного сигнала последовательно закрываются стабилитроны 4„-4ь которые обеспечивают скачкообразное уменьщение коэффициента обратной связи входного усилителя 1, что приводит к отрицательным скачкам сигнала на выходе операционного усилителя 5. При этом на выходе блока дифференцирования 15 появляются импульсы отрицательной полярности, которые поступают на обратный вход реверсивного счетчика 16. Преобразователь при этом работает так же, как описано выше.

Предлагаемый функциональный преобразог.атель позволяет повысить точность воспроизведения функцнй.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий входной операционный усилитель с первым масштабным резистором в цепи обратной связи, вход которого через переменные масштабные резисторы первой группы подключен к анодам соответствующих стабилитронов, катоды которых соединены с выходом операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен второй масштабный резистор, вход входного операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с входом преобразователя и через четвертый масштабный резистор - с выходом операционного усилителя, вход которого через пятый масштабный резистор соединен с выходом входного операционного усилителя, анод каладого стабилитрона через соответствующий переменный масштабный резистор второй группы соединен с первым выводом шестого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к входу сумматора с седьмым масштабным резистором в цепи обратной связи, выход сумматора является выходом преобразователя, а его вход через восьмой масштабный резистор соединен с выходом входного операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит блок дифференцирования, реверсивный счетчик, дешифратор, управляемые ключи и делитель напрял ения, подключенный между шиной опорного напряжения и шиной нулевого потенциала, средние выводы переменных резисторов делителя напряжения подключены к входам соответствуюших управляемых ключей, выходы которых через соответствующие входные масщтабные резисторы подключены к входу сумматора, управляющие входы управляемых ключей подключены к выходам дешифратора, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, входы реверсивного счетчика через блок дифференцирования подключены к выходу операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 314213, кл. G 06G 7/26, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 141644, кл. G 06G 7/28, 1960.