Функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известен функциональный преобразователь, содержащий п последовательно соединенных потенциометров, П диодов, П переменных и п ограничительных резисторов, аноды диодов соединены и через переменный и ограничительный входные резисторы подключены ко входу преобразователя, а катоды через последовательно соединенные переменный и ограничи- тельный резисторы подключены к подвижным контактам потенциометров, свободные неподвижные контакты потенциометров подключены к источнику опорнотчз напряжения в шине нулевого потенциала, цепь нагрузки, подключенную между анодами и шиной нулевого потенциала ij. Его недостатком является потребление значительной мощности от источника вход ного сигнала и невозможность воспроизвв дения функции с немсзнотсхшой первой производной. Наиболее близким техническим решением является функциональный преобразователь, позволяющий воспроизводить функции с намотанной первой производной и содержащий триод, две группы диодно-резистивных цепей, одна из которых включена в анодную цепь триода, а вторая - в его катодную цепь, и нагрузку, подсоединенную к аноду триода и шине нулевого потенциала 2 . Его недостатком яншяется низкая стабильность, а также наличие посто1шной составляющей в выходном сигнале, что требует принятия специальных мер при работе на постоянном токе. Целью изобретения является повышение точности функционального преобразователя. Это достигается тем, что функцисшаль- ный преобразователь, содержащий два диода, аноды которых соединены с шиной положительного питающего напряжения, а кйтоаы через первый и второй катодньге резисторы с шиной нулевого потенциала. 3-7 сетка первого триода через входной резистор соединена с шиной нулевого по тенциала и является входом преобразователя, цепь балансировки, первый и второй входы которой подключены к шинам поло жительного питающего напряжения и нуле вого потенциала, а вьрсод - к сетке второго тpEioдa, первую и вторую диодно-резисторные цепи, каждая из которых состо ит из п последовательно соединенных по тенциометров, п диодоВ| п переменных и П . ограничительных резисторов, аноды диодов соединены, а катоды через после- довательно соединенные ограничительный и переменньй резисторы подключены к подвижным контактам потенциометров, первый источникопорного напряжения, выход отрицательной полярности которого соединен с катодом второго триода,-«торой источник опорного напряжения, отрицательный выход которого через цепь нагрузки функционального преобразователя соединен с катодом второго триода, дополнительную диодно-резисторную цепь, анод диода которой соединен с катодом первого триода, а катод через последовательно соединенные ограничительный и переменный дополнительные резисторы - вь0содом отрицательной полярности второго ксточника опорного напряжения, допол нительно содержит четьфе переменных масштабных резистора, два сдвоенных пе реключателя выбора интервала преобразо вателя, первьсй и второй переключатели знака производной воспроизводимой функции, включенные соответственно, между анодами диодов первой диодно-резисторной цепи и катодом (эмиттером) первого триода и между анодами диодов второй диодно-резисторной цепи и выходом отрицательной полярности второго источника опорного напряжения первый и второй сво бодные неподвиишые контакты потенциометров первой диодно-резисторной цепи через первый и второй переменные мае- штабные резисторы, с параллельно подключенными нормально-замкнутыми и нор мально-разомкнутыми контактами первого сдвоенного переключателя выбора интервала преобразователя, соединены, соответственно, с выходами положительной и отрицательней пол5фности второго источника . опорного напряжения, первый и второй свободные неподвижные контакты потенциометров второй диодно-резистор- ной цепи через третий и четвертый переменные масштабные резисторы, с параллельно подключенными нормальнозамкну8Тым и нормально-разомкнутым контактами второго сдвоенного переключателя выбора интервала преобразования, соединены соответственно, с выходами положительной и отрицательной полярности первого источника опорного напряжения. Принципиальная схема функционального преобразователя приведена на чертеже. Функциональный преобразователь содержит первый и второй триоды 1,2, первый и второй источники 3,4 опорного напряжения, входной резистор 5, первый и второй катодные резисторы 6,7, цепь 8 балансировки, цепь 9 нагрузки, первую и. вторую диоднорезисторные цепи 1О,И, дополнительную диодно-резисторную цепь 12, первьй и второй переключатели 13, 14 знака производной воспроизводимой функции, первый, , третий и четвертый переменные масштабные резисторы 15-18, нормально-замкнутый и нор- мально-разомкнутый контакты 19,20 первого сдвоенного переключателя выбора интервала преобразования , нормальнозамкнутый и нормально-разомкнутьй контакты 21,22 второго сдвоенного переключателя выбора интервала преобразова-; кия, функциональный преобразователь работает следующим образом. Предположим, что первый и второй переключатели 13, 14 знака производной воспроизводимой функции замкнуты, контакты 2О и 21 замкнуты, а контакты 19 к 22 разомкнуты. При нулевом входном сигнале потенциалы катодов триодов 1 и 2 с помощью цепи 8 балансировки устанавливаются одинаковыми и ток через цепь 9 нагрузки равен нулю. При небольших входных сигналах положительной полярности ток проводит только дополнительная диодно-резисторная цепь 12 и цепь 9 нагрузки. При повышении уровня входного сигнала поочередно включаются диоды первой, цепи 10.Это происходит в моменты времени, когда потенциал катода триода 1 достигает значений напряжений, снимаемых с подвижных контактов потенциометров первой диодно езвсторной цепи 10, При этом ток в цепи нагрузки нелинейно зависит от входного сигнала. Первая производная тока нагрузки возрастает в соответствии с заданной кусочно-линейной аппроксимацией воспроизводимой функции.

Дальнейшее повышение уровня входного сигнала приводит к поочередному включению диодов второй диодно-резисторной це пи 11 и It шунтированию цепи 9 нагрузки. ,Г1ри этом ГОК в цепи 9 нагрузки будет нелинейно зависеть от входного сигнала. Первая производная тока нагрузки положительного знака при этом убывает, а отрицательного знака возрастает. Знак первой производной аппроксимируемой функции определяется в данном случае степенью шунтирования цепи 9 нагрузки второй одной резисторной цепи 11. .. Описанный выше режим работы функционального преобразователя соответствует тому случаю, когда первая диодно-резисторная цепь 10 работает на первом (начальном) интервале аппроксимации воспроизводимой функции, а вторая диодно-резисторная цепь 11 - на втором интервале. С помощью контактов 19 - 22 можно менять местами интервалы работы диодно- резисторных цепей 10,11, обеспечить их одновременную работу на каждом из двух интервалов и, наконец, с помощью первог или второго переключателей знака производной воспроизводимой функции 13 и 14 выключить одну из этих цепей. Для обеспечения переключения интервала преобразования без изменения границ участков кусочно-линейной аппроксимации необходимо, чтобы введенные значения сопротивлений переменных масштабных резисторов 19 и 2О, а также резисторов 17 и 18 были равны. Желательно, чтобы указанные пары переменных резисторов имели бы общий привод. Изменяя величины сопротивления переменных масштабных резисторов 18-20 можно частично совмешать интервалы пре образования диодно-резисторных цепей 10,11. Таким образом, предложенный функциональный преобразователь позволяет аппроксимировать функции с возрастающей первой производной, с убьшаюшей первой производной (с возрастающей первой производной отрицательного знака), с возрастаюшей первой производной на первом интервале и убьшающей первой производной на втором интервале, с убьшающей первой производной на первом интервале и возрастающей первой производной на втором интервале. Также можно аппроксимировать функции получаемые путем полного или частичного совмещения интервалов преобразования двух диодно-рьзисторньк цепей 10,11,

Предложенный функциональный преобразователь имеет более высокую точность воспроизведения функций. Это достигается, во-первых, за счет того, что обе диоОно-фезисторных цепи 10, 11 включены в катодную цепь каскада с общим анодом н, следовательно, охвачены отрицательной обратной связью. Во-вторых, применение каскадов с низким выходньп сопротивле- нием позволяет эффективно использовать его при больших токах нагрузки (до десятков мА), что в свою очередь обеспечивает работу диодов диоднорезисторных цепей при больших токах, В этом случае сопротивление цепи определяется сопротивлением резисторов этих цепей, температурная стабильность которых значительно выше температурной стабильности диодов Формулаизобрётения Функциональный преобразователь, содержащий два триода, аноды которых соединены с шиной положительного питающего напряжения, а катоды через первый и второй катодные резисторы - с шиной нулевого потенциала, сетка первого триода через входной резистор соединена с шиной нулевого потенциала и является входом преобразователя, цепь балансировки, первый и второй входы которой подключены к шинам положительного питающего напряжения и нулевого потенциала, а выход - к сетке второго триода, первую и вторую диодно-резисторные цепи, каждая из которых состоит из t1 последовательно соединенных потенциометров, П диодов, п переменных и п ограничительных резисторов, аноды диодов соединены, а катоды через соответствующие последовательно соединенные ограничительный и переменный резисторы подключены к подвижным контактам потенциометров, первый источник опорного напряжения, выход отрицательной полярности соединен с катодом второго триода, второй источник опорного напряжения, отрицательный выход которого через цепь нагрузки функционального преобразователя соединен с катодом второго триода, дополнительную диодно-резисторную цепь, анод диода которой соединен с катодом первого триода, а катод через последовательно соединенные ограничительный и переменный дополнительные резисторы - с выходом отрицательной полярности второго источника опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью 7 повышения точности, он содержит четь1ре переменных масштабных резистора, .два сдвоенных переключателя выбора интервала преобразователя, первый и второй переключателя знака производной воспроизводимой функции, включенные соответсте нл I между анодами диодов первой диоднорезисторной цепи и катодом первого триода и между анодами диодов второй диодно-резисторной цепи и выходом отрицательной пол5фности второго источника опорного напряжения, первый и второй свободные неподвижные контакты потенци ометров первой диодно-резисторной цепи через первый и второй переменные масштабные резисторы, с параллельно подключенными нормально- замкнутым и нормально-разомкнутым контактами первого сдвоенного переключателя выбора интер-. вала преобразования, соединены соответственно, с выходами положительной и 8 отрицательней полярности второго источника опорного напряжения, первый и второй свободные неподвижные контакты потенциометров второй диодно-резисторной цепи через третий и четвертый переменные масштабные резисторы с параллельно подключенными нормально-замкнутым и нормально-разомкнутым контактами второго сдвоенного переключателя выбора интервала преобразования, соединены соответственно, с выходами положительной и отрицательной полярности первого источника опорного напряжения. Источники информации, принятЬге во внимание при экспертизе 1.Смолов В, Б. Аналоговые вычислительные машины, М,, Высшая школа , 1972, с. 262, рис. У.1-47. 2.Авторское свидетельство СССР № 131514, кл. Q 06 i: 7/28, 1960 (прототип).