Функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники. Известен универсальный функцисиальный преобразователь, содержащий входной ц выходной инверторы, резистивный делитель входного напряжения, компарат фы, коммутирующие устройства, управляемые ключи на полевых транзисторах и сопротивления, задающие крутизну и смещение каждого участка аппроксимации, реализующий кусочно-линейную аппрсжсимацию /функций i . ЕГО недостатком является сложность настройки, осуществляемой заменой резисторов. Наиболее близким техническим рещением является преобразователь, содержащий инвертор с первьпл масштабо-ызл резистором в цепи обратной связи, вход ко торого через второй масштабный резистор соединен со входом преобразователя и первыми входами компараторов, вторые входы компараторов подк 1ючены к соог ветствующим в- тводам резистивного Дели- теля напряжения, включенного между В№ходом источника опорного напряжения и шиной нулевого потенциала, выход каждого компаратора подключен к управляющим входам соответствующей пары управляемых ключей, выходы котсрых соединены с инвертирующим входом вькодного операционного усилителя с третьим масштабным резистсчэом в цепи обратной связи, неинвертирующий вход выходного операционного усилителя через балансировочный резистор соединен с щиной нулевого потенциала и через четвертый масштабный р. зистор - со средним вьшодом потенциометра балансировки напряжения, подклю- ченног,о к выходам источника опорного напряжения, |швертирующий вход выходного сумматора через переменный масштабный резистор соединен со входом преобразователя, вход первого управляемого ключа каждой пары управляемых ключей через . токозадающий резистор соединен со средним выводом соответствующего потенциометра установки напряжения смещения. подключенного к выходам источника: опорного напряжения, а вход второго управляемого ключа соединен со средним вьтодом соответствующего потенциометра задания крутизны через входной масштабный резистор, первый вывод каждого потенциометра задания крутизны соединен с выходом инвертора, а второй вывод - со входом преобразователя 23 , Его существенным недостатком является сложность, обусловленная применением большего количества ключей на полевых транзисторах. Цель изобретения - упрощение устройства. Это достигается тем, что в функцио нальном преобразователе, содержащем о ключей, делитель напряжения, инвертор вход которого является входом преобразо вателя, п потенциометров задания крут из ны. подключенных неподвижными контактами ко входу и выходу инвертора, П ре зисторов задания крутизны, подключенных к подвижным контактам потенциометра за дания крутизны, источник опорного напряжения , подключенный средним выводом к шине нулевого потенциала, Р +1 потенциометров задания напряжения смещения, подключенных неподвижными контактами к выходам источника опорного напряжения, г -« 1 резисторов задания напряжения смещения, подключенных к подвижным контактам потенциометров задания напряжения смещения, выходной операционный усилитель, неинвертирующий вькод которого соединен со свободньп выводом п +1 резистора задания напряжения смещения и через балластный резистор с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход - с выходами ключей и через переменный входной резистор - со входом пр образователя, между выходом выходного операционного усилителя, являющимся выходом преобразователя и его входом вклю чен резистор обратной связи,п компараторов, подключенных первыми входами ко входу инвертора, вторыми входами - к выходам делителя напряжения; включенного между шиной нулевого потенциала и выходом источника опорного напряжения, а выходами - к управляющим входам клю чей, вход каждого ключа соединен со свободньпли выводами соответствующих ему по номеру резистора задания крутизны и резистора задания напряжения смещения. На чертеже приведена схема функционального преобразователя. Функциональный преобразователь содержит инвертор 1, источник 2 опорного напряжения, делитель напряжения 3, п компараторов 4д ,... 4 ,П +1 потенциометров задания напряжения смещения 5,... Sf. потенциометров задания крутизны 6д ,... Ь, п+1 резисторов задания напряжения смещения 7д П резисторов задания крутизны 8 Q , ключей 9,... 9rv , балластныйрезистор 1О, выходной операционньш усилитель 11, резистор обратной связи 12, входной переменный резистор 13. Преобразователь работает следующим образом. Входное напряжение подается на первые входы каждого из компараторов 4 - 4, , а на вторые входы подаются оперные напряжения U;(, ,...т UD от делителя напряжения 3, задающие положение узлов аппроксимации. При Ugy, Уд все компараторы находятся в состоянии, при котором все ключи 9,... QD закрыты, и выходное напряжение операционного усилителя 11 равно и„....к.. R / сопротивление резистора. 12 обратной связи; 1 - сопротивление переменного входного резистора 13; напряжение начального смещения, задавае у1ое потенциометром 5) и резистором 7п- и 10. При ( выходной сигнал компаратора 4 / открывает ключ 9. и выходной сигнал преобразователя можно записать в следующем виде Uet,a(S)., где к . - коэффициент, определяемый положением среднего вьшода потенциометра 6 и величиной сопротивления входного резистора 8;, ; Ь 4 напряжение смещения, определяемое положением среднего вывода потенциометра 5 и величиной сопротивления токозадающего резистора 7 . Аналогична работа преобразователя на следующих участках линейлой аппрсжсимациипри ,U,j,,..,, V где h - количество линейных участков аппроксимации. Число участков аппроксимации воспро изводимой функции выбирается в зависи мости от требуемой точности преобразования. Преобразователь может воспроизводит функции монотонно возрастающие, монотонно убывающие, а также функции имею щие перегибы и разрьты. В качестве компараторов 4,,..,4р, , инвертора 1 и выходного операционного усилителя можно, например, использовать интегральнью операционные усилители, а в качестве ключей - полевые транзисторы. Предлагаемый преобразователь имеет при одинаковом количестве участков аппроксимации в два раза меньше ключей, чем известный, что позволяет упростить его. структуру и снижение стоимости. Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий п ключей, делитель напряжения инвертор, вход которого является входом преобразователя, fV потенциометров задания крутизны, подключенных неподвижным контактами ко входу и выходу инвертора П резисторов задания крутизны, подключенных к подвижным контактам потенцирметров задания крутизны, источник опор ного напряжения, подключенный средним выходом к шине нулевого потенциала, (П+1) потенциометров задания напряже776ния смещения, подключенных неподвиж- . ми контактами к выходам источника ного напряжения, () резисторов задания напряжения смещения, подключенньк к подвижным контактам потенциометров задания напряжения смещения, выходной операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен со свободным вь водом (т +1)-го резистора задания напряжения смещения и через балластный резистор с шиной нулевого потенциала, инвентирующий вход - с выходами ключей и через переменный входной резистор - со входом преобразователя, между выходом выходного ойерационного усилителя, являющимся выходом преобразователя и его входом включен резистор обратной связи, | компараторов, подключенных первыми входами ко входу инвертора, вторыми входами - к выходам делителя напряжения, включенного между шиной нулевого потенциала и выходом источника опорного напряжения, а выходами - к управляющим входам ключей, отличающийся тем, что, о целью упрощения структуры, вход каждого ключа соединен со свободными выводами соответствующих ему по номеру резистора задания крутизны и резистора задания натхряжения смещения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 362270О, кл. 235-197, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 598092, кл. Q-Об О 7/26, 1978 (прототип).