Диодный функциональный преобразова-ТЕль Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известен диодный функциональный преобразователь 1 с кусочно-линейной аппроксимацией функций, содержащий операционный усилитель с диодно-резисторными элементами, включенными во входную цепь или в цепь обратной связи операционного усилителя. Одни входы диодно-резисторных элементов подключены к источнику опорного напряжения, а другие - к источнику входного сигнала или к выходу операционного усилителя. Недостатком такого преобразователя является громоздкость, так как для воспроизведения каждого участка аппроксимации требуется отдельный диодно-резисторный элемент.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является диодный функциональный преобразователь 2, содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, токозадающий резистор, включенный между шиной отрицательного опорного напряжения и входом операционного усилителя, п диодно-резисторных элементов, каждый из которых содержит рабочий диод, подключенный катодом ко входу операционного усилителя, ограничивающий диод которого подключен к шине нулевого потенциала, а

катод - к аноду рабочего диода, резистор обратной связи, резистор смещения. Диодно-резисторные элементы со второго по irf содержат входной резистор, резистор обратной связи и резистор смещения диоднорезисторных эле.ментов, подключенный одним выводо1М к аноду рабочего диода. Другие выводы резистора обратной связи и резистора смендения подключены соответственно к выходу операционного усилителя и к шине отрицательного опорного напряжения. Свободные выводы входных резисторов объединены и являются входом преобразователя.

Недостатком такого преобразователя является низкая точность из-за ограниченного числа участков кусочно-линейной аппроксимации воспроизводимых функций.

Целью изобретения является повышение

точности аппроксимации воспроизводимых функций.

Поставленная цель достигается тем, что диодный функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель,

выход которого является выходом преобразователя, токозадающий резистор, включенный между шиной отрицательного опорного напряжения и входом операционного усилителя, п диодно-резисторных элементов, кажДыи из которых содержит рабочий диод. подключенный катодом ко входу операционного усилителя, ограничивающий диод, анод которого подключен к шине нулевого потенциала, а катод - к аноду рабочего диода, резистор обратной связи, резистор смещения, диодно-резисторные элементы со второго по и-й содержат входной резистор, резистор обратной связп и резистор смещения днодно-резисторных элементов, подключенных одним выводом к аноду рабочего диода, другие выводы резистора обратной связи и резистора смещения подключены соответственно к выходу операцивнного усилителя и к шине отрицательного опорного напряжения, свободные выводы входных резисторов объединены и являются входом преобразователя, содержит К дополнительных диодов, а в каждом диодко-резистор: ном элементе - /С групп из дополнительного входного резистора, дополнительного резистора смещения и масштабного резистора, первые выводы которых объединены, а свободные выводы подключены соответственно к катоду соответствующего по номеру дополнительного диода, к шине положительного опорного напряжения и к аноду рабочего диода. Аноды дополнительных диодов соединены со входом преобразователя. На чертеже приведена схема диодного функционального преобразователя. Преобразователь содержит операционный усилитель 1, токозадаюший резистор 2. п диодно-резисторных элементов 3i-3„. каждый из которых выполнен иа рабочем диоде 4/ , ограничивающем диоде 5,-, резисторе обратной связи 6,-, входном резисторе 7,-, резисторе смещения 8,- , К, дополнительных входных резисторах 9,.,-9, К масштабных резисторах 10,-, -10,- , / дополнительных резисторах смещения il;, -11 ;i, и К дополнительных диодов 12, -12,. . Преобразователь .работает следующим образом. Прг нулевом входном сигнале U.,, открыт диодно-резисторный элемент Зь а остальные заперты. Отрицательное выходное напряжение скомпенсировано отрицательным напряжением, подаваемым на вход усилителя I через резистор 2. Отно1иение сопротивлении резисторов выбраны одинаковыми, поэтому токи через резисторы 9и-9„, равны нулю. В каждом диодно-резисторном эле.мснте 3i-3„ опорное напряжение +Е оп подается через последовательные соедииеи 1я резисторов Пц-11 „А. С возрастанием входного сигиала так же, как и в прототипе происходит двукратное переключение диодно-резисторных элементов и крутизна зыходного сигнала возрастает. По мере дальнейшего нарастания входного сигнала отпирается диод 12, и источник входного сигнала подключается к резисторам Эц- 9 „,. Это эквивалентно подключению в диодно-резисториых элементах 3i-3„ дополнительных проводнмостей к источнику входного сигнала и к шине отрицательного опорного напряжения. Благодаря этому диодно-резисторные элементы 3,-3„ с возрастанием входного напряжения двукратно переключаются еще раз. Аналогично устройство функционирует при включении диодов 122-12 . Преимущество предлагаемого преобразователя по сравнению с прототипом состоит в повышении точности аппроксимации воспроизводимых функций, поскольку в прототипе число узлов аппроксимации при п диодно-резисторных элементах равно 2п, а в предложенном преобразователе 2rt (/С + 1), где К - число дополнительных диодов. Увеличение числа узлов аппроксимации позволяет уменьшить длииу интервала аппроксимации и повысить точность работы. Формула изобретения Диодный функциональный преобразователь содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, токозадающий резистор, включенный между щиной отрицательного, опорного напряжения и входо.м операционного усилителя, п диодно-резисторных элементов, каждый из которых содержит рабочий диод, подключенный катодом ко входу операционного усилителя, ограничивающий диод, анод которого подключен к шине нулевого потенциала, а катод - к аноду рабочего диода, резистор обратной связи, резистор , диодно-резисторные элементы со второго по п-й содержат входной резистор, резистор обратной связи и резистор смещения диодно-резисторных элементов, подключенных одним выводом к аноду рабочего диода, другие выводы резистора обратной связи и резистора смещения подключены соответственно к выходу операционного усилителя и шине отрицательного опорного напряжения, свободные выводы входных резисторов объединены н являются входом преобразователя, отли чающийся тем, что, с целью повышения точности работы, он содержит К дополнительных диодов, а в каждом диодно-резисторном элементе - Л групп из дополнительного входного резистора, дополнительного резистора смещения и .масштабного резистора, первые выводы которых объедипены, а свободные выводы подключены соответственно к катоду соответствующего по номеру дополнительг{ого диода, к пгине положительного опорного напряжения и к аноду рабочего диода, аноды дополнительных диодов соединены со входом преобразователя. Источники информация, принятые во внимание при экспертизе 1. Коган Б. Я. Электронные моделиру-ющие устройства и их применение для ис- 5 -следования систем автоматического регулирования. М., «Физматгиз, 1963, с. 144- 150. 2. Авторское свидетельство СССР № 268754 кл. G 06 G 7/26, 1970 (прототип),