Функциональный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известен функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, инвертор тока, Nn диодных ограничителей на операционных усилителях, масштабные резисторы, который осуществляет кусочно-линейную аппроксимацию функций Cll Недостаток преобразователя - слож ность структуры. Наиболее близким по технической сущности является функциональный преобразователь содержащий группу из п транзисторов, коллекторы которых объединены и являются первым выходом преобразователя, п резисторо каждый из которых соединен с эмиттером соответствующего транзистора группы транзисторов, п источников опорного напряжения, соединенных с базами соо ветствующих тразисторов группы транзисторов, свободные выводы резисторов объединены и являются вькодом пр образователя. Этот преобразователь осуществляет кусочно-линейную аппро симацию функций, причем напряжения на базах транзисторов определяют то ки излома, а эмиттерные резисторы наклон функции в точках излома. Обр зование излома передаточной характеристики происходит из-за выключения одного из транзисторов при примерном равенстве входного напряжения преобразователя напряжению опорного.источника (разница равна падению напряжения на эмиттерном переходе транзистора) , При дальнейшем увеличении входного напряжения происходит поочередное выключение транзисторов,которые, по существу, включены параллельно друг другу и работают в схеме с общей базой L2. Недостатками этого преобразователя являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные воспроизведением функций только в одном квадранте, а также сложность структуры, связанная с применением источников опорного напряжения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и упрощение структуры.преобразователя. Это достигается тем, что фун циональный преобразователь, содержащий группу из п транзисторов, коллектора которых объединены и являются первым выходом преобразователя, п резисторов каждый из которых соединен с эмиттером соответствующего транзистора груп

пы транзисторов, дополнительно содержит дополнительную группу из т транзисторов, источник тока, и m дополнительных резисторов, каждый из которых соединен с эмиттером соответствующего транзистора дополнительной группы транзисторов, свободные выводы п-го основного и т-го дополнительного резисторов соединены с первым выводом источника тока, второй вывод которого соединен с шиной питающего напряжения, свободный вывод каждого из основных резисторов, кроме п-го, соединен с эмиттером следующего по номеру транзистора основной группы транзисторов, свободный вывод каокдого из дополнительных резисторов, кроме т-го, соединен с эмиттером следующего по номеру транзистора дополнительной группы транзисторов, эмиттер каждого из транзисторов основной и дополнительной групп транзисторов соединен с базой следующего по номеру транзистора этой же группы транзисторов, базы первых транзисторов основной и дополнительной групп транзисторов являются, соответственно, первым и вторым входами преобразователя, коллекторы транзисторов дополнительной группы транзисторов объединены и являются вторым выходом преобразователя.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя, на фиг. 2 - его выходная характеристика.

Преобразователь содержит основную группу 1 из п транзисторов 1,,...3 , дополнительную группу 2 из m транзисторов 2 ,. . . , 2, п основных 3 ,.. . 3fi и m дополнительных 4 , ., . , 4 резисторов, источник тока 5.

. Преобразователь работает следующим образом.

При заземленном входе,:например втором, на первый вход подается входное напряжение Ugj. Если это напряжение положительно,то от источника тока 5 в резистор 3f ответвляется больший ток, чем в резистор 4, . Это положительное приращение тока в группе 1 транзисторов передается на первый выход, в основном транзистором 1,, поскольку общий ток в остальных транзисторах 1,...1р определяется номиналом резистора 3 и напряжением на эмиттерном переходе транзистора 1 а это напряжение слабо зависит от величиньд эмиттерного тока транзистора 1. По этой же причине отрицательное приращение тока в группе 2 транзисторов передается на второй выход, в основном транзистором 2 . При определенном положительном напряжении ток через транзистор 2 резко уменьшается, т.е. транзистор 2т выключается и при дальнейшем увеличении входного напряжения не оказывает влияния на процессы, происходящие в преобразователе. В результате выключения

транзистора 2 на передаточной характеристике генератора появляется первая точка излома а (фиг. 2), изменяющая наклон выходной функции, откладываемой на оси К. При дальнейшем увеличении входного напряжения Ug,, аналогичным образом происходит выключение всех остальных транзисторов дополнительной группы 2, кончая транзистором 2. Каждое такое выключение приводит к появлению новой точки излома на передаточной характеристике генератора (точки б , Ь ,Ч фиг.2) , чем обеспечивается кусочно-линейная аппроксимация требуемой функции. При воздействии на первый вход отрицательного напряжения U происходит поочередное отключение транзисторов 1„, If,. ,, 1 в группе 1

транзисторов, что обеспечивает кусочно-линейную аппроксимацию требуемой функции в отрицательной области входных сигналов (фиг. 2). Входные транзисторы 1 и 2 работают практически при неизменном токе в схеме с общим эмиттером, что обеспечивает высокое и слабоменяющееся от входного напряжения входное сопротивление преобразователя. Точки излома передаточной характеристики преобразователя определяются номиналами эмиттерных резисторов 3 , . . . 3 и 4 , . .., 4 напряжениями на эмиттерных переходах транзисторов 1 , . . . , „ и 2 ,. . . , 2, а также величиной тока источника тока 5, что исключает необходимость использования внешних источников опорного напряжения.

Возможность воспроизведения функций в двух квадрантах существенно расширяет класс функций, воспроизводимых предложенным преобразователем по сравнению с известным,, а исключение внешних источников опорного напряжения упрощает его структуру. Кроме того, реализация предложенного преобразователя по дифференциальной структуре позволяет повысить его входное сопротивление, упрощает его согласование с операционными усилителями и уменьшает чувствительность к изменению напряжения источника питания.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий группу из п транзисторов, коллекторы которых объединены и яв- . ляются первым выходам преобразователя, п резисторов, каждый из которых соединен с эмиттером соответствующего транзистора группы транзисторов, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций и упрощения структуры, он содержит дополнительную группу из m транзисторов, источник тока и m дополнительных резис