Генератор функций Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 H03H7/00 

. изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известен генератор функций, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилителя и масштабные резисторы, который ОСУщест.вляет инвертиЕЗование знака нелинейного сопротивления, подключенного к нему в качестве нагрузки, а также изменяет его величину 1 . Недостатком устройства является то, что оно осуществляет только частотно-независи лое преобразование характеристик двухполюсников. Наиболее близким к предлагаемому является генератор функций, содержащий дифференциальный усилитель напряжения, основной усилитель напряжения, между входом и выходсчл которого включены параллельно первый резистор обратной связи и конденсатор обратной связи, первый входной резистор, включенный между вькодом диф ференциального усилителя и вхорры усилителя напряжения, управляелвьй ис точник тока, выход которого является входом генератора и через второй входной резистор соединен с.неинвертирующим входом дифференциального -усилителя напряжения, а управлякщий вход соединен с выходом усилителя напряжения, являющимся выходом . тора, выход дифференциального усилителя напряжения через второй резистор обратной связи соединен с его инвертирующим входом {2J . Однако генератор имеет ограниченное быстродействие, обусловленное частотными свойствами усилителя напряжения, которые в данном случае должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к операционным усилителям, т .е. иметь в рабочем диапазоне частот теоретически бесконечный коэффициент усиления и малый входной ток. Цель изобретения - повышение быстродействия генератора. Поставленная цель достигается тем, что генератор функций, содержащий дифференциальный усилитель напряжения, основной усилитель напряжения, мёУкду входом и выходом которого включены параллельно первый резистор обратной связи и конденсатор обратнрй связи, дополнительно содержит дополнительный усилитель.напряжения, второй и третий резисторы обратной связи, три входных резистора, три масштабных резистора и входной конденсатор, включенный между входом ос.новного усилителя напряжения и шиной нулевого потенциала, второй и третий резисторы обратной связи включены соответственно между входом и выходом дополнительного усилителя напряжения и между неинвертирующим входом и выходом дифференциального усилителя напряжения, первый, второй и третий входные резисторы соединены одним ч выводом со входом дополнительного усилителя напряжения, который является входом генератора, а другим выводом соединены соответственно с выходом дифференциального усилителя напряжения, с выходом основного усилителя напряжения и со входом основного усилителя напряжения, первый, второй и третий масштабные резисторы соединены одним выводом с выходом основного усилителя напряжения, а другим выводом подключены соответственно к.выходу дополнительного усилителя напряжения, к неинвертирукядему входу дифференциального усилителя напряжения, который является выходом генератора, и к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход дифференциального усилителя напряжения соединен с выходом основного усилителя напряжения.

На чертеже приведена схема генератора функций.

Генератор содержит первый, второй и третий резисторы 1-3 обратной связи, первый,, второй и третий входные резисторы 4-6, первый, второй и третий масштабные резисторы 7-9, дифференцигшьный усилитель 10 напряжения, основной и дополнительный усилители 11 и 12 напряжения, входной конденсатор 13, конденсатор 14 обратной связи.

Генератор Функций работает следующим образом.

Токи через входные и выходные зажимы мржно определить из соотношений

1 (ич-ичз)С4 - ()G2 +

+ (и -U45)G5 )Сб 7 (1

2 (U,-U45)Gg4-(U2-Uy)G3 , (2

где и и Uj- входное и выходное напряжения;

U.,,Ug,. %, Uij5 - узловые напряже ния;

G.GjiGj - проводимости первого, второго и третьего резисторов 1-3 обратной связи;

G,Gg,G - проводимости первого, второго и третьего входных резисторов 4-6;

G,Gg,Gg - проводимости первого, второго и третьего масштабных резисторов 7-9.

Напряжения узлов в схеме связаны оотношениями: (44 3 - (2-%

- коэффициент усиления

дифференциального усилителя 10 напряжения;

К , коэффициенты усиления основного 11 и дополнительного 12 усилителей напряжения.

Записав уравнение для тока через третий входной резистор 6

8 ()0б SC,jU44 + + (Uy -Ut,5HSC,4 G), найдем выражение для напряжения и,

44

G6

и

U,

, (C,,,-C,4)

44 Gb .

где А

6- s(,4 )

емкость входного конденсатора 13;

- емкость конденсатора 14 обратной связи;

S - частота входного сигнала. Подставляя выражение для U в (1) и (2), получим;

1 «ДА(4С4 - 2G5 - G) + 30 + G + G - G - 2U2G4,

:jj- (2G3 - S

Полученная система уравнений при выполнении условий

A(4G -2Gg-Q)+ Gg -Gy- O; 204 l;(3)

A(2G,-6g) I/2S, Gg G сводится к системе уравнений

1 -u,

(М

описывающей работу известного генератора, который является RL-мутатором и используется для моделирования нелинейных вебер-амперных и вольт-кулонных характеристик.

Поскольку в систему (4) входят

четырнсщцать независимых переменных, нетрудно подобрать параметры элементов предлагаемого генератора таким образом, чтобы удовлетворялись уравнения (4) .

Применение усилителей с конечным усилением, характеристики которых близки к идеальным, а также введение дополнительных резисторов расширяет диапазон рабочих частот генератора и увеличивает устойчивость его работы по сравнению с известным.

Формула изобретении

Генератор функций, содержащий дифференциальный усилитель напряжения,

основной усилитель напряжения, между входом и выходом которого включены параллельно первый резистор обратной связи и конденсатор обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит дополнительный усилитель напряжения, второй и третий резисторы обратной связи, три входных резистора, три масштабных рез-истора и входной конденсатор, включенный между входом основного усилителя напряжения и шиной нулевого потенциала, второй и третий резисторы обратной, связи включены соответственно между входом и выходом дополнительного усилителя напряжения и между неинвертирующим входом и выходом дифференциального усилителя напряжения, первый, второй и третий входные резисторы соединены одним выводом со входом дополнительного усилителя напряжения, Который является входом генератора, а другим выводом - соответственно с

выходом дифференциального усилителя напряжения, с выходом основного усилителя напряжения и со входом основного усилителя напряжения, первый, второй и треуий масштабные резисторы соединены одним вьводом с выходом основного усилителя напряжения, а-другим выводом подключены соответственно к выходу дополнительного усилителя напряжения, к неинвертирующему входу дифференциального усилителя напряжения, который является выходом генератора, и к шине нулевого .потенциала, инвертируквдий вход дифференциального усилителя напряжения соединен с вы.ходом основного усилителя напряжения.

Источники информации, принять1е во внимание при экспертизе

1.Марже Ж. Операционные усилители и их применение. Л., Энергия, 1974, с. 100, рис. 6-21,

2.Заяг.ка Великобритании

№ 1276891, кл. G 4 G, 1969 (прототип )..

/,

l ц

о

t/.

/«

я

fj

,f