Оптоэлектронный функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G9/00 

(54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ .ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известны универсальные диодные функциональные преобразователи , которые осуществляют кусочно-глинейную аппроксимацию монотонных функций 1. Преобразователь имеет ряд входов, ко торые используются для подключения постоянных резисторов, сопротивления нагрузки и диодов. Переменные резисто ры служат для коррекции расчетных значений постоянных резисторов и уче та неидеальных ключевых характеристик диодов. Установка расчетных вели чин напряжений срабатывания диодов осуществляется при помощи низкоомного реостата, имеющего п перемещающих ся движков, или при помощи последова тельной цепи из сопротивлений, подключенных к источнику постоянного на пряжения, Однако для перестройки пассивного диодного функционального преобразователя, на котором смоделирована функция с убывающей первой производной, на функцию с возрастающей перво производной требуется изменение полярности вк.пючения диодов и включения на выходе преобразователя отрицательного компенсирующего напряжения, а это означ1ё1: йзМёнё нйе электрической cxeNttJ устройства и является поэтому сщественным недостатком. .Известен также фотоэлектрический преобразователь, у которого характеристика преобразования подающего излучения в вьаходное напряжение имеет вид заданной функции 2 . OpeoCpaiэователь содержит каскад преобразующих элементов, причем на концах преобразующих элемент.рв подсоединены выпрямители обратной полярности. Все выпрямители подключены так, что для постоянного падающего излучения они обладают соответствующими токами коpoTKoro замыкания. Необходимость в перестройке преобразователя при переходе к другой функциональной зависимости является его недостатком. Известен также электронно-оптический преобразователь 3, содержащий несколько блоков, состоящих из последовательно соединенных фотодиодов и блокинг-диодов, один вЕдводы которых соединены вместе и подключены к выходу преобразователя, а другие выводы соединены через резисторы. В преобразователе также имеется блок, на который подается напряжение для получения обратного смещения блокингдиодов на выводах р ёзГйст б В в и посту пает напряжение пилообразной формы для получения прямого смещения. В пр еобра 3 о в ат ел е вьадёл яётся выходной сигнал за счет вычитания из фот.отока получаемого от общего соединительног зажима, сигнала, задержанного только на время развертки этого тока в каждом блоке. К недостаткам такого преобразователя относятся ограниченный Диапазон воспроизводимых функций и слабая помехозащищенность. ,, , Наибрлее близким те} ническим реше 1...: циональный преобразователь на фотодиодных оптронах 4. Преобразователь содержит диоднорезистивные ячейки с оптронами све тодиод-фотодиод, каждый из светодиодов которых включен последователь но с регулировочным и ограничительными резисторами междупервым и вторым, соединенным с общей шиной, выводами источника опорного напряжения один вывод фотодиода каждого оптрона соединен со входом преобразователя, а другой через-встречно включенный диод - с соответствующим входом делителя напряжения, сопротивление нагрузки подключено одним выводом по слёдовательно с делителем напряжения к первому выводу источниканапряжения, а второй вывод резистора вместе со вторым выводом источника опорного напряжения подключен к общей ши не. Недостатками такого преобразователя являются узкий класс воспроизводимых функций, небольшой диапазон изменения выходного, сигнала и низкая помехозащищеннэсть. Цель изобретения - расширение класса воспр.оизводимых функций, диапазона изменения выходного сигнала : и повшаение помехозащищенности преобразователя. . . Поставленная цель -достигается тем что опгоэлектронный функциональный преобразователь дополнительно содер жйт второй и третий Источники вх одных сигналов и два развязывающих опт рона светодиод-фоторезистор, све тодиод первого развязывающего оптрона подключен катодом к шине нулевого потенциала, а анодом - к первому выводу делителя напряжения, светодиод второго развязывающего оптрона под. ключен катодом к второму выводу делителя напряжения, а анодом - квы вод истЬчника опорного йапряженИя, фоторезисторы развязывающих оптронов одними выводами соединены с нагрузоч ным резистором, а вторыми подключены к разнополярным выходам второго и 15е гьеГдйсточнйков входных сигналов

744652 На фиг. 1 представлена принципйальЖ ектрическая схема оптоэлектронного функционального преобразователя, а на фиг. 2 - эквивалентная схема преобразователя относительно к-й ячейки. ;. . Оптоэлектронный функциональный преобразователь содержит нагрузочный резистор 1, делитель 2 напряжения, имеющий п перемещающихся движков и п диодно-резистивных ячеек 3, каждая из которых содержит диод 4, ограничительный 5,регулировочный б резисторы и оптрон 7 светодиод-фотодиод, причем фотодиод 8 оптрона 7 и диод 4 включены непосредственно в цепь преобразователя, а светодиод 9 оптрона 7 резисторы S и е - в цепь . ления, источник 10 опорного напряжения, источники 11, 12, 13 входных сигналов, и два {зазвязывающих оптрона 14, 15, светодиоды 1б которыхвклю «лл чены во входную, а фоторезисторы 17 выходную цепь преобразователя. Преобразователь работает следующим образом. : .величине сопротивления фоторезисторов 17, много большей значения сопротивления нагрузки, напряжение выхода (их,,Т,д), (1) где р - коэффициент передачи фоторезисторных развязывающих оптронов 14, 15., имеющий размерность Ом А ; сопротивление нагрузки; Тсд,1сда токи светодиодое 16оптронов 14 и 15, соответственно. С целью определения токов с и ТсА7 можно представить эквивалентную схему преобразователя относительно к-й дчейки в виде, изображенном Т w на фиг. 2; где RQX 5 сопротивление той части делителя напрйжения, которая лежит слева от движка к-й ячейки, а RxK R(fc хк)С - сопротивление участка, лежащего справа от координаты хк движка к-й ячейки. Фототок ячейки Ijp разделяется на два: фк -cpv. аГ текущий влево по делителю,и 1, 1,, - текущий вправо. Кроме фототока по делителю течет -5 . Таким образом, ток смещения I. к токи, протекающие по светодиодам 16, icu;V5 (2) CU.V W O KlcpK. (3) Подставив выражения для 1. и из выра1жений (2) и (3) в (1), при Uxa-UxnU получим U,., (Ux ) Т.е. при T)x3 UXj U форма выходного

напряжения однозначно оп зеделяется распределением фототока по ячейкгии.

Использование напряжения Ох в качестве входных позволяет значительно расширить класс моделируемых. функций от функции одной переменной Uy f(Цхл) до функции нескольких пе,ременных U,y f (Ux;, Ux,Uxg ) .

Благодаря току to протекающему через светодиоды 16, их рабочая точка выводится на линейный участок с высоким коэффициентом передачи по току. Заземление источника 10 опорного напряжения 10 и введение развязывающих оптронов 14/ 15 значительно увеличивает помехозащищенность устройства. Усилительные свойства фоторезисторных развязывгиощих оптронов 14, 15 позволяет увеличить масштаб моделируемой функции.

Формула изобретения

Оптоэлектронный функциональный преобразователь, содержащий диоднорезистивные ячейки с оптроном светодиод-фотодиод, светодиоды ячеек соединены анодом с выводом источника опорного напряжения, а катодом через последовательно включенные регулировочный и ограничительный резисторы - с шиНой нулевого потенциала, фотодиоды ячеек соединены одним выводом с выходом первого источника входного сигнала, а другим через встречно включенный диод -/с соответствующим

входом делителя напряжения, и нагрузочный резистор, соединенный с выходом преобразователя, о т л и .4 а to щ и и с я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, диапазона изменения выходного и По6ш1е1Н1Ия помехозащищенности преобразователя, он дополнительно содержит второй и третий источники входных сигналов и два развязывающих оптрона светодиод-фоторезистор, светодиод первого развязывающего оптрона подключен катодом Кшине нулевого потенциала, а анодомк первому выводу делителя напряжения,

светодиод второго развязывающего опт,рона подключен катодом к второму выводу делителя напряжения, а анодом к выводу источника опорного напряжения, фоторезисторы развязывающих оптронов одними выводами соединены

с нагрузочным резистором, а .вторыми подключены к разнополярным выходам второго и третьего источников входных сигналов, i Ис точн ик и и нф ормации,

принятые во внимание при экспертизе. 1. Смолов В.Б. Аналоговые вычислительные машины. М., Высшая шко1972, с. 269.

ла

(прототип). I

Vo

e