Элемент с управляемой проводимостью Советский патент 1981 года по МПК G06G7/12 

(54) ЭЛЕМЕНТ С УПРАВЛЯЕМОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в устройствах автоматическог регулирования и управления, в инфор мационно-измерительных системг1Х и устройствах, где необходимо выполнение нелинейного дискретно-аналоговог преобразования сигналов. Известен двухполкюиый элемент с цифро-широтным управлением проводимостью,, содержащий последовательно соединенные аналоговый ключ и резистор с цифроуправляемой проводимостью заилунтированные сглаживающим конденсатором. На управляющий вход ключ.а поступает ШИМ-сигнал с относительной длительностью 0 , а на управляюпше входы резистора - код с относительным эначениемв СП. Недостатком данного элемента явля ется отличие его функциональной хара теристики от заданной. Кроме того, он отличается конструктивной сложностью из-за наличия цифроуправляемого резистора. Наиболее близким к предлагаемому является двухполюсный элемент с управляемой проводимостью, содержащий генератор опорной частоты, первы и второй многоустойчивые фаэоимпульс ные элементы, первые информационные входы которых объединены и подключены к выходу генератора опорной частоты, управляющие входы являются уп)авляющими входами элемента, а вторые информационные входы многоустойчивых фазоимпульсных элементов подключены к шинам задания опорной частоты, триггер, входы которого соответственно подключены к выходам многоустойчивых фазоимпульсных элементов, последовательно соединенные первый масштабный резистор и первый однополюсный ключ, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, первый вывод первого масштабного резистора и выход первого ключа являются соответственно первым и вторым выводами двухполюсного элемента C2j. Недостатком данного элемента является невозможность управления средним значением проводимости двухполюсного элемента в соответствии с логарифмическим законом. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет управления проводимостью по логариф,мическому закону. Поставленная цель достигается тем, что предлагаемой двухполюсный элемент

с управляемой приводимостью содержит включенные между его выводами параллельно соединенные второй масштабный резистор и первый сглаживающий кон.денсатор, параллельно которым подключена цепочка из последовательно соединенных третьего масштабного резистора, четвертого масштабного резистора и второго ключа, управляквдий вход которого подключен к выходу тригера, объединенные выводы третьего и четвертого масштабных резисторов через второй сглаживающий конденсатор подключены к шине нулевого потенциала.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в расширении функциональных возможностей данного устройства за счет обеспечения логарифмического закона управления средним значением проводимости элемента с помощью дополнительной коммутируемой резистивно-емкостной цепи, среднее значение проводимости которой позволяет приближенно воспроизводить логарифмический закон управления.

На фиг. 1 приведена функциональная схема элемента с управляемой проводимостью; на фиг. 2 - график изменения погрешности аппроксимации логарифмической зависимости.

Элемент с управляемой проводимостью содержит первый сглаживающий конденсатор 1, последовательно соединенные первый масштабный резистор 2 и первый однополюсный ключ 3, второй масштабный резистор 4, последовательно соединенные третий масштабный резистор 5, четвертый масштабный резистор б и второй однополюсный ключ 7, второй сглаживающий конденсатор 8, триггер 9, первый и второй многоустойчивые фазоимпульсные элементы 10 и 11, генератор 12 опорной частоты, выход которого подключен к первым информационным входам многоустойчивых фазоимпульсных элементов, вторые информационные входы многоустойчивых фазоимпульсных элементов 13 и 14, управляющие входы многоусточивых фазоимпульсных элементов 15 и 16, шину 17 нулево1-о потенциала.

Элемент работает следующим образом.

На первые информационные входы многоустойчивых элементов 10 и 11 поступают с выхода генератора 12 импульсы высокой частоты f. На выходе многоустойчивого элемента 10, подключенного к первому входу триггера 9, появляются импульсы с частотой F, f/n (где г. - коэффициент деления многоустойчивого элемента), совпадающие по времени с одним из импульсов последовательности f.Сдвиг по фазе последовательности F, относительно опорной последовательности FQ , формируемой на выходе многоустойчивого элемента 11, подключенного ко

второму входу триггера 9, определяет число N, записанное в элементе 10 по входу 13. Запись нового значения этого числа в элемент 10 производится в момент времени, сдвинутый относительно моментов появления импульсов FQ на количество квант.ов 1/f, равное записываемому числу. В результате того, что последовательности R. и F подаются на разные входы триггера 9, один из его выходов находится в единичном состоянии в течение времени, пропорционального записанному в многоустойчивом элементе 10 числу N. Остальное время периода на этом выходе - нулевое состояние. Таким образом, на выходе триггера 9, подключенном к управляющим входам ключей 3 и 7, формируется последовательность прямоугольных импульсов длительностью t toN (гдеЪо - Nf) и периодом повторения Т l/Fg . Поскольку длительность этих импульсов пропорциональна управляющему коду N то можно их рассматривать как широтно-модулированный импульсный сигнал с относительной длительностью & t/T (ШИМ-сигнал).

ШИМ-сигнал управляет средними значениями проводимостей импульсноуправляемых резисторов, представляющих собою цепочки из последовательно соединенных ключа 3 и масштабного резистора 2, ключа 7 и масштабного резистора 6. Сглаживающие конденсаторы 1 и 8 обеспечивают подавление высших гармоник напряжений, возникающих при коммутации ключей 3 и 7. За счет этого элементы оказываются развязанными по переменному току, что позволяет рассматривать только средние значения их проводигЛостей. Сглаживающий конденсатор 1 обеспечивает развязку по переменному току элемента в целом и внешней по отношению к нему цепи, подключенной к зажимам а и б, а конденсатор 8 развязку масштабного резистора 4 и импульсно-управляемого резистора, образованного масштабным резистором 6 и ключом 7. В связи с отмеченным проводимость элемента в целом по среднему значению можно представить в виде суммы проводимостей трех параллельно включенных цепочек: импульсно-управляемого резистора, образованного масштабным резистором 2 и ключом 3, последовательно соединенных операционного резистора 5 и импульсно-управляемого резистора, образованного масштабным резистором 6 и ключом 7 и,наконец .масштабного резистора 4. Получена функциональная - характеристика элемента в целом описываемая выражением

1

д(е)

G. + Gp9 +

1

G,9 &:, Gh- проводимости соответствующих параллельных цепочек} 0 - относительная длительность широтноимпульсногр сигнала , управляющего ключами. По этому выражению реализуется предла гаемый элемент с управляемой проводимостью. Достоинством предлагаемого элемента по сравнению с известным является возможность реализации логарифмического закона управления средним значением проводимости, что позволяет строить различные нелинейные по отношению к управляющему воздействию цепи, а также высокая надежность, обусловленная простотой схемы, помехоустойчивость, вытекающая из принципа усреднения широтно-модулированных параметров.и технологичность, что следует из однородности его структуры. Формула изобретения Элемент с управляемой проводимостью, содержсиций генератор опорной частоты, первь1й и второй многоустойчи вые фазоимпульсные элементы, первые информационные входы которых объединены и подключены к выходу генератора опорной частоты, управляющие входы являются управляющими входами элемента, а вторые информационные входы многоустойчивых фазоимпульсных элеtut. 1 ментов подключены к шинам задания опорной частоты, триггер, входы которого соответственно подключены к выходам многоустойчивых фазоимпульсных элементов, последовательно соединенные первый масштабный резистор и первый ключ, управляющий вход которого подключен к выходу триггера,первый вывод первого масштабного резистора и выход первого ключа являются соответственно первым и. вторым выводгини элемента с управляемой проводимостью, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет управления проводимостью по логарифмическому закону, элемент содержит включенные между его выводами параллельно соединенные второй масштабный резистор и первый сглаживающий конденсатор, параллельно которым подключена цепочка из последовательно соединенных третьего масштабного резистора, четвертого масштабного резистора и второго ключа, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, объединенные выводы третьего и четвертого масштабных резисторов через второй сглс1живающий конденсатор подключены к шине нулевого потенциала; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 359755, кл. G 06 J 3/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 289424, кл. G 06 J 3/00, 1971 (прототип) . (fff()-PiXf))fffe г 1 6 8 10 18 20 гг ztuia soszitx Фиг..г зачои е аур