Диодный функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известен диодный функциональньш преобразователь, содержащий операционный усилитель и диодно-резисторные аппроксимирующие ячейки l. Недостатком его является значительная зависимость выходной характеристики от нестабильности вольт-амперной ха рактеристики диодов, обусловленной как технологическим р.азбросом, так и влиянием температуры. Наиболее близким техническим решением является диодный функциональный преобразователь, содержащий И прецизионных диодных ограничителей, первые входы которых соединены с шиной опорного напряжения, а вторые входы соединены между собой и являются входом преобразователя, мостовой формировател функции, выполненный ла дифференциальном сумматоре токов, выход которого является выходным преобразователем, и ( П + 2)-х токоразветвлянзщих потеьпхио метрах, неподвижные контакты каждого из которых соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами дифференциального сумматора токов, а подвижный контакт - с выводом соответствующего ему входного массштабного резистора, свободные вьтоды входных масштабных резисторов с первого по л-и подключены к выходам прецизионных диодных ограничителей, а свободаые выводы (11+ 1)-го и ( П 2)-го входных масштабных резисторов соединены соответственно с шириной опорного напряжения и входом преобразователя 2J. Такой преобразователь обладает улучшенными точностными и динамическими . характеристиками, что является важным его преимуществом. Вместе с тем этот преобразователь не обеспечивает одновременного воспроизведения нескольких функций одного аргумента, что в ряде случаев необходимо. Использование для этой цели нескольких параллельно работакадих преобразователей

хотя и возможно, но нерентабельно, поЬкольку за счет многократного увеличения числа прецизионных диодных ограничителей структура устройства существенно усложняется.

Цель изобретения - увеличение числа одновременно воспроизводимых функций и упрощение его структуры.

Это достигается тем, что диодный функциональный преобразователь, содержащий VI прецизионных диодных ограничителей, первые входы которых соединены с шиной опорного напряжения, а вторые входы соединены между собой и являются входом диодного функционального преобразователя, мостовой формирователь функции, выполненный на дифференциальном сумматоре токов, выход которого является выходом преобразователя, и (П + 2)-х токоразветвляющих потенциометрах, неподвижные контакты каждого из которых соединены с инвертирующим и неинвертирук щим входами дифференциального сумматора токов, а подвижньй контакт - с выводом соответствующего ему входного масштабного резистора, свободные вывода входных масштабных резисторов с первого по И-и подключены к выходам прецизионных диодных ограничителей, а свободные выводы { In + 1)-го и

( И + 2)-го входных масштабных резисторов соединены соответственно с шиной опорного напряжения и входом преобразователя, дополнительно содержит дополнительные мостовые формирователи функ,ции, выполненные аналогично основному, свободные выводы входных масштабньсс резисторов которых соединены с соответствующими вьюодамн входных масштабных резисторов основного мостового формирователя функций, выходы дифференциальных сумматоров тока дополнительных мостовы формирователей 4ункций являются дополнительными выходами преобразователя.

Блок-схема даодного функционального преобразователя приведена на чертеже.

Диодный функциональный преобразователь содержит И прецизионных ных ограничителей 1 .,., I } ОСНОР ной и дополнительные мостовые формиров тели 2, 22, ... 2 функций, каждый из которых содержит дифференциальный сумматор 3 токов, входные масштабные резисторы 4. ,„,, токоразветвляющие потенциометры 5, ..., 5 n-Vi

Устройство действует по общей интерполяционной формуле

(xi - f (01- s CaK-a.Xx., ,

g - начальное значение реализуемо функции,

h - число участков аппроксимации. k - номер участка,

угловой коэффициент аппроксимирующего отрезка на К -м участке,

Х| - абсцисса К-го узла аппроксимации,

., г-, / ПР -

ЧГх-х

LК J О ПРИ X У.

- функция сдвига, отображаются смещение (запаздывание) К-го члена суммы.

Пороговые напряжения U к. устанавливаются при настройке прецизионных диодных ограничителей 1 , ... , 1 . Расстояния между узлами аппроксимации принимаются равными.

Напряжение на выходе дифференциального сумматора 3 тока

)

S0,1102 суммарные входные токи, dL cin коэф4шциенты пропорциональности, зависящие от параметров дифференциального сумматора тока.

Воспроизводимая функция формируется в процессе последовательного срабатьтания прецизионных диодаых ограничителей 1. , ... , i Y увеличением входного сигнала и - . Включение каждого из них добавляет свою долю тока на входы сумматора 3. Доли эти зависят от положения подвижных контактов потенциометров 5.J J Р нейтральном положении подвиншого контакта ток, протекающи по входному масштабному резистору 4 , ... , 4, распределяется между входами поровну и реакцию на выходе схемы не создает. При удалении от нейтрали в ту или другую сторону возникает ток разбалансировки, который увеличивает или уменьшает угол наклона ломаной на данном участке аппроксимации. Тем самы обеспечивается воспроизведение монотонных , немонотонных и знакопеременных функций.

Включение в предложенный преобразователь дополнительных мостовых формирователей 20, ... , 2 функций обеспечивает воспроизведение функций одного аргумент

Устранение необходимости N-кратного увеличения числа прецизионных диодных ограничителей при воспроизведении фуикций одного аргумента обеспечивает значительную экономию оборудования и упрощение структуры устройства. Испытания диодного функционального преобразователя по предложенной схеме при N 5 и П Ю полностью подтверждают его работоспособность и практическую применимость . В описанном преобразователе может быть достигнуто N 10.

Форму л а и 3 о б р е те н и я

Диодный функциональный преобразователь, содержащий t1 прецизионных диодньгх ограничителей, первые входы которых соединены с шиной опорного напряжения, а вторые входы соединены между собой и являются входом диодного функциональног преобразователя, мостовой формирователь функции, выполненный на дифференциальном сумматоре токов, выход которого является выходом преобразователя, ,и ( 2)-х токоразветвлякацих потенциометрах, неподвижные контакты каждого и которых соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами дифференциального сумматора токов, а подвижный контакт - с вьгоодом соответствующего входного масщтабного резистора, свободные

вьтоды входных масштабных резисторов О первого по П-й подключены к выходам прецизионных диодных ограничителей, а свободные выводы ( И-f I)-го и (П+ 2)входных масштабных резисторов соединены соответственно с шиной опорного напряжения и входом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью увеличения числа одновременно воспроизводимых функций и упрощения устройства, он содержит дополнительные мостовые формирователи функций, выполненные аналогично основному, свободные выводы входных масштабных резисторов которых соединены с соответствукнцими вьтодами входных масштабных реансторов основного мостового форь1ирователя функций, выходы дифференциальных сумматоров тока дополнительных мостовых формирователей функций являются дополнительными выходами преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Смолов В. Б, Аналоговые вычислительные машины. М„ Высшая школа , 1972, с/266.

2.Справочник по нелинейным схемам. Под ред Д. Шейнголда. М., Мир, 1977, с. 62 (прототип).