Функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/26 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.; Известны функциональные преобразователи двухполярных сигналов, имеющие кусочно-линейную Характеристику и построенные на масштабных усилителях и диодно-резистивных цепях 1. Существенный недостаток таких преобразователей - значительное влияние рабочей температуры на вольт-амперные характеристики диодов, ограничивающее точность преобразователя при работе в широком диапазоне температур. Наиболее близким техническим решением являет.ся функциональный преобраэователь, содержащий масштабный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, и п аппроксимирующих элементов, каждьзй из которых, реализован на дифференциальном операционном.усилителе, между выходом и инвертирующим входом которого включен полупроводниковый диод, потенциометре, подвижный контакт которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, а один из неподвижных контактов - с ииной нулевого потенциала, и трех резисторах, первый из которых включен между инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого пЬт:енциала, а два других реёистора образуют делитель напряжения, выход которого соединен сосвободным неподвижным контактом пбтенциометра, а входы являются входом функционального преобразователя и входом подключения опорного напряжения , выходами аппроксимирующих элементов являются инвертирующие входы дифференциальных операционных усилителей, выходы аппроксимирующих элементов подсоединены ко входу масштабного усилителя 2. Для реализации каждой точки излсяиа на выходйЪЙ хара:ктерйстикё преобразователя требуется отдельный операционный усилитель, что приводит к существенноиуг увеличению объема схемы, в особенности при аппроксимации нечетных функций знакопеременного аргумента . Целью изобретения является упрощение функ ционального преобразователя чдвухполярных сигналов, осуществляющего кусочно-линейную аппроксимацинэ функций. Это достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий масштабный усилитель, выход которого является выходом функцибнального пр образователя, аппроксимирующий элемент, реализованный rta дифферёнциаль нсм операционном усилителе, неинвертирукщий вход которого соединен с входни резистором, инвертирующий вх через масштабный резистор - с шиной нулевого потенциала, свободный - вывод входного резистора является входом функционального преобразователя, дополнительно содержит шунтирующий резистор и резистор обратной связи, включённый между инвертирующим йходом и выходом дифференциального операцио ного .усилителя, выводы шунтирующего резистора подключены к вхонам дифференциального операционного усилителя неинвертирующий вход которого соединен со входом масштабного усилителя. На фиг. 1 приведена схема функционального преобразователя; на фиг. 2выходная характеристика. Функциональный преобразователь содержит аппроксимирующий злемент 1, в с остав которого, входят дифференциальный операционный усилитель 2, входно резистор 3, шунтирующий резистор 4, масштабный резистор 5, резистор 6 обратной связи и масштабный усилитель Функциональный преобразователь раб тает следующим образом. При входных сигналах преобразовател.я, лежащих в пределах , - НИЖНИЙ и верхний уровни ограничения оперативного усилителя 2, Куи Rfc - сопротивления резис.торов 5 и б. Операционный усилитель 2 работает в линейном режиме. Так как усилитель 2 охвачен цепью отрицательной обратной связи, то напряжение на его инвертирующем входе повторяет напряжение на неинвертирующем входе, следова тельно ;эффективная величина шунтиру.яицего резистора 4 стремится к беско нечности, а входной сигнал попадает .на вход масштабного усилителя 1 без ослабления. Если входной сигнал преоОразователя йыйдет за указанные пре делы, операционный усилитель 2 окаясется: в состоянии насыщения, а обрат ная связь будет разорвана. В этом случае цепь из резисторов 3-6 представляет собой делитель напряжения, а сигнал на вход масштабного усилителя 1 будет поступать ослабленным, с коэффициентом передачи, равным О It) Положение точек излома на характе ристике преобразователя и коэффициен ты передачи на отдельных участках характеристики допускают регулировку в широких пределах. Кроме того, если подключить к инвертирующему входу операционного усилителя 2 резистор, вторым выводом соединенный с источником напряжения, например с одним из полюсов источника питания, то, изменяя величину этого резистора, можно регулировать положение точек излома относительно начала координат, не меняя расстояние между этими точками. Если выполнить масштабный усилитель 1 в виде сумматора, то возможно параллельное подключение любого числа аппроксимирующих ячеек 1, причем каждая ячейка обеспечивает по одной точке излома характеристики во втором и четвертом Квадрантах. Кроме того, возможно включение таких ячеек в цепь обратной связи масштабного усилителя,. Так как уровни ограничения некоторых современных интегральных операционных усилителей имеют высокую температурную стабильность, то координаты точек излома характеристики преобразователя будут значительно меньше зависеть от температуры, чем в случае применения диодно-рёзистивных цепей.. Таким образом, указанное построение функционального преобразователя позволяет упростить схему прототипа, снизив в два раза необходимое число операционных усилителей, в случае аппроксимации нечетных функций знакопеременного аргумента, сохранив при . этом высокую температурную стабильность характеристик преобразователя. Повьпиение температурной стабильгности позволяет исключить необходимость использования схем температурной компенсации в устройствах, работающих в широком температурном диапа- , зоне, а уменьшение числа используемых операционных, усилителей снижает стоимость устройств и повышает их надежность. Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий масштабный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, аппроксимирующий элемент, выполненный на дифференциальном операционном усилителе, неинвертирующий вход которого соединен с входным резистором, инвертирукяций вход через масштабный резистор - с шиной нулевого потенциала, свободный вывод входного резистора является входом функционального преобразователя, отличающий с я тем, что, с целью упрощения преобразователя, он содержит шунтирующий резистор и резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом дифференциального операционного усилителя, выводы шунтирующего резистора подключены к входам дифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с входом масштабного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Tamuki Minoru. Ekoraba ruxo, Yokogawa Techn Kept,, 1972, 16. i, p. 20-21.