Функциональный преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G06G7/26 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналоговой и аналого-цифровой вычислительной технике. Известен функциональный преобразователь, содержащий первый и второй операционные,усилители, первый и второй диоды, масштабные резисторы СО Недостатком известного преобразователя являются ограниченные функциональные возможности, поскольку, он позволяет реализовать только операци выделения модуля входного сигнала. Наиболее близок к предлагаемому функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, вых которого является аналоговым выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующи входом и выходом операционного усили теля, первый и второй входные резисторы, соединенные первыми выводами, соответственно, с инвертирующим и неинвертирующим входами операционног усилителя, вторые выводы входных резисторов объединены и являются аналоговым входом преобразователя, первый ключ, информационный вход которого соединен с неинзертирунщим входом операционного усилителя, выход - с шиной нулевого потенгщала, а управляющий вход - со входом знака преобразователя 2. Недостатк указанного преобразо-г вателя состоят в низкой точности, обусловленной влиянием остаточных параметров ключа на выходную характеристику, а также ограниченных функциональных возможностях, поскольку он позволяет реализовать только операцию преобразования цифрового сигнала, управляющего знаком выходного сигнала, и входного аналогового сигнала одной полярности в биполярный выходной сигнал. Цель изобретения - повышение точности и расширение класса функций, воспроизводимых преобразователем. Поставленная цель достигается тем, что функ1шональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, выход которого является аналоговым выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, первый и второй входные резисторы, соединенные первыми выводами, соответственно, с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, вторые выводы входнь х резисторов объединены и являются аналоговым входом преобразователя, первый ключ, информационный вход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, дополнительно содержит второй и третий ключи, дополнительный операционный усилитель, блок логического сложения по модулю два, цифровой мультиплексор, компаратор, инвертирующий вход которого соединен со входом преобразователя, неинвертирующий вход - с шиной нулевого потенциала, а прямой и инверсный выходы являются первым и вто рым цифровыми выходами преобразовате ля, первый и второй информационные входы цифрового мультиплексора соединены соответственно с прямым выходом компаратора и с выходом блока ло гического сложения по модулю два, первый и второй входы которого являются первьм и вторым цифровыми входа ми преобразователя, управляющий вход цифрового мультиплексора является управляющим входом преобразователя, выход первого ключа соединен с инвер тирующим входом дополнительного операционного усилителя, неинвертирующи вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй ключ включён между выходом дополнительного операционного усилителя и неинвертирующим входом основного операционного усилителя, третий ключ включен между выходом и иивертируняцим входом допол нительного операционного усилителя, управляющие входы первого и второго ключей соединены с прямым, а управляющий вход третьего ключа - с инвер ным выходами цифрового мультиплексора. На чертеже приведена схема функционального преобразователя, Преобразователь содержит основной И дополнительный операционные усилители 1 и 2, первый, второй и третий КЛЮЧИ 3, 4 и 5, компаратор 6, блок 7 логического сложения по модулю два, цифровой мультиплексор 8, первый и второй входные резисторы 9 и 0, резистор II обратной связи. Преобразователь 15аботает следующим образом. Для воспроизведения функции Ug(,|j(s г IU JXI управляющем входе преобразователя должен быть высокий потенциал. При этом выходной сигнал компаратора 6 через цифровой мультиплексор 8 поступает науправляющие входы аналоговых ключей 3, 4 и 5. Входное напряжение (( сравнивается компаратором 6 с нулевым потенциалом. На выходе компаратора 6 формируется парафазный логичес1шй сигнал, соот ветствующий знаку входного напряжения. Таким образом, при поступлении на аналоговый вход преобразователя напряжения положительной полярности на прямом выходе компаратора 6 появляется сигнал, соответствующий уровню логического О, на инверсном выходе - сигнал, соответствукяций уровню логический 1, а на прямом и инверсном выходах цифрового мультиплексора 8 появляются, соответствен но, логические О и 1. При этом ключи 3 и 4 закрываются, а ключ 5 открывается, замыкая обратную связь операционного усилителя 2 и предотвращая тем самым переход усилителя 5 в состояние насыщения. Разомкнутые ключи 3 и 4 обеспечивают отключение нулевого потенхщала от неинвертирующего входа операционного усилителя 1, и последний работает в режиме повторителя. При этом на аналоговом выходе преобразователя присутствует сигнал положительной полярности с амплитудой, равной амплитуде входного сигнала. . При поступлении на вход преобразователя напряжения отрицательной полярности на прямых и инверсных выходах компаратора 6 и ци4фового мультиплексора 8, а также на управляющих входах ключей 3, 4 и 5 присутствуют логические сигналы, противоположные логическим сигналам, соответствующим положительному входному напряжению. При этом ключи 3 и 4 открываются, замыкая обратную связь операционного усилителя. 2, а ключ 5 закрывается. К неинвертирующему входу операциониого усилителя 1 через открытый ключ 4 подаетсянулевой потенциал с выхода операционного усилителя 2, работающего в режиме повторителя, неинвертирующий вход которого подключен к щине нулевого потенциала. Влияние ос таточных сопротивлений открытых ключей 3 и 4 на смещение нулевого потенциала на неинвертирующем входе . операционного усилителя 1 уменьшается примерно в К раз, где К - коэффициент усиления усилителя 2 без обратной связи, так как ключи 3 и 4 включены в цепь обратной связи операционного усилителя 2. В этом случ операционный усилитель 1 переходит в режим инвертора, и на аналоговом выходе преобразователя присутствует напряжение положительной полярности равное входному напряжению. Дая реализации функциии,|у а х8Цт1(А ®Лех1)гд.еЛ м и Ag логические сигналы, подаваемые на первый и второй цифровые входы преобразователя, ни управляющем входе преобразователя необходимо установить низкий потенциал. При этом сигнал с выхода блока 7 логического сложения по модулю два через цифровой мультиплексор 8 подключается к управлякщим входам аналоговых ключе 3, .4 и 5. Блок 7 сложения по модулю два реализует функцию определения знака произведения по значениям зна ков сомножителей. Если, например, поставить отрицательному операнду в соответствие сигнал логической 1, а положительному операнду - сигнал логического О, то при поступлении на цифровые аходы преобразователя двух 1 или двух О на выходе блока 7 присутствует сигнал логи.ческого О, что соответствует поло жительному результату при умножении (делении) двух отрицательных или двух положительных операндов. При поступлении на цифровые входы преоб разователя разноименных логических сигналов на выходе блока 7 присутствует сигнал логической 1, что соответствует отрицательному резуль тату при умножении (делении двух операндов с разными знаками. Логический сигнал, полученный на выходе блока 7, управляет через цифровой мультиплексор 8 ключами 3 4 и 5. При логической 1 на выходе блока 7, что соответствует отрицательному значению результата, открываются ключи 3, 4 и закрывается ключ 5. На неинвертирующий вход операционного усилителя 1 поступает 4 нулевой потенциал г Усилитель 1 переходит в режим инвертора, и на аналоговом выходе преобразователя присутствует инвертированное входное напряжение. При логическом О на выходе блока 7, что соответствует положительному значению результата, открывается ключ 5, закрываются ключи 3 и 4, от неинвертирующего входа операционного усилителя 1 отключается нулевой потенциал. Усилитель 1 переходит в режим повторителя, и на аналоговьй выход преобразователя передается входное напряжение без изменения его знака. Увеличение точности совпадения амплитуд выходного напряжения при работе операционного усилителя 1 в режиме инвертора и в режиме повторителя, так же, как и в первом случае, достигаете исключением влияния остаточных сопротивлений открытых ключей 3 и 4. Это обеспечивается тем, что ключи 3 и 4 охвачены обратной связью операционного усилителя 2, Таким образом, предлагаемый преобразователь имеет более высокую точность, чем известный, и воспроизводит более широкий класс функций. Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, выход которого является аналоговым выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, первый и второй входные резисторы, соединенные первыMJH выводами, соответственно, с йнвертирунлцим и неинвертирующим входами операционного усилителя, вторые выводы входных резисторов объединены и являются аналоговым входом преобразователя, первый ключ, информационный Вход которого соединен с нёинвертирукщим входом операционного усилителя, отлич ающийся тем, что, с целью повьшения точности и расширения класса воспроизводимых функций, он содержит второй и третий ключи, допол нительный операционный усилитель,блок логического сложения по модулю два, цифровой мультиплексор, компаратор, инвертирующий вход которого соединен со входом преобразователя, неинверти7

рукхций вход - с рганой нулевого потенциала, а прямой и инверсный выходы являются первым и вторым цифровыми выходами преобразователя, первый и второй информационные входы цифрового мультиплексора соединены соответственно с прямым выходом компаратора и с выходом блока логического сложения по модулю два, первый и второй входы которого являются первым и вторым цифровыми входами преобразователя, управляющий вход цифрового мультиплексора является управляющим входом преобразователя, выход первого ключа соединен с инвертиру. входе дополнительного операционного усилителя, неинвертирумщий вход которого соединен с шиной нуле38,

вого потенциала,второй ключ включен между выходом дополнительного операционного усилителя и неинвёртирующим входом основного операционного усипителя, третий ключ включен между выходом и инвертирующи входом дополнительного операционного усилителя, уцравляющие входы первого и второго ключей соединены с прямым, а управляющий вход третьего ключа - с инверсным выходами цифрового мультиплексора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

%.

т

/5f«j/