Функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

рЬобретение относится к аналоговой вычис лительной технике. Известен функциональный преобразователь, содержащий диодные элементы, резисторы и дифференциальный операционный усилитель 1 Недостаток устройства - наличие погрешности, обусловленной входными токами дифференциального операционного усилителя, которая возникает вследствие изменения величины эквивалентного сопротивления, подключенного к инвертирующему входу при изменении входного сигнала. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный операционный усилитель, выход которого являет ся выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом дифференциального операционного усилителя, балансировочный резистор, включенный между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала N двухвходовых диодных элементов, каждый из которых выполнен на последовательно соединенных входном резисторе и резисторе смещения, а также коммутирующем диоде, включенном между общим выводом входного резистора и резистора смещения ц инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, свободные выводы входных резисторов двухвходовых диодных элементов объединены и являются входом . преобразователя, свободные .выводы резисторов смещения двухвходовых диодных элементов соединены с щиной опорного напряжения, компенсирующий элемент, выполненный на последовательно соединенных компенсирующем резисторе и ключе, включенных между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, последовательно соединенных первом и втором масщтабных резисторах, общий вывод которых соединен с управляющим входом транзисторного клю, второй вывод первого масщтабного резистора соединен со входом преобразователя 2. 3 Недостаток такого преобразователя - ограниченная точность, поскольку в нем невозмож на полная компенсация погрешности, обусловneiraoH входньшш токами дифференциального операционного усилителя. Это связано с тем, что закон изменения сопротивления ко шенсирующего элемента определяется в основном xapaктepиcтикa ш транзисторов. Цель изобретения - повышение точности преобразователя за счет более полной компенсайки погрешности, обусловленной входными токами дифференциального операционного уси лителя. Указанная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом дифферен циального операционного- усилителя, балансировочный резистор, включенный между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, N даухвходовых диодных элементов каждый из которых выполнен на последовательно соединенных входном резисторе и резисторе смещения, а также коммутирующем диоде, включенном между общим выводом входного резистора и резистора смещения и инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, свободные входных резисторов- двухвходовых диодных элементов объединены и являются входом преобразователя, свободные выводы резисторов смещения двухвходовых диодных элементов соединены с щщой опорного напряже ния, компенсирующий элемент, выполненный н последовательно соединенных компенсирующем резисоре и ключе, включенных между не инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, последовательно соединенных первом и втором масштабных резисторах, обший вывод которых соединен с з равляю-. щим входом ключа, второй вывод первого масштабного резистора соединен со входом преобразователя, содержит (N-1) дополнительных компенсирующих элементов, аналогичных основному и подключенных параллельно основному, причем вторые выводы вторых масштабных резисторов основного и дополнительных компенсирующих элементов подключены к шине опорного напряжения. На чертеже приведена схема преобразователя. Преобразователь содержит дифференциальный операционный усилитель 1, балансировочный резистор 2, резистор обратной связи 3, N диодных элементов 4i, ..., 4| , каждый из которых выпозшен ш входном резисторе 5ь , SN , резисторе 6i, ..., бм и коммутирующем диоде 7 , компенсирующие элементы 8ь ,.., 8 , каждый из которых выполнен на компенсирующем резисторе 9i, ... 9м, ключе lOj, ,,,, 10,, первом и втором масщтабных резисторг; 11,/.-., UN и 12i, ..., 12ц . Преобразователь работает следующим обраом. Известно, что погрешность обусловленная ходными токами операционного усилителя, инимальна при выполнении условия И) где Rvt - эквивалентное сопротивление, подключенное к инвертирующему входу; Вц - эквивалентное сопротивление, подключенное к неинвертирующему входу. Сопротивление, подключенное к инвертир)тощему входу, может быть записано J Йи 4-- 2:4-; И1) RI i 4iVRg. Rfe.,.. где RS - сопротивление резистора 3 обратной связи; Rg, - сопротивление входного резистора 5} i-гр диорзого элемента 4i; Rfe. - сопротивление резистора 6 i-ro : смещения диодного элемента 4;; j - число включенных диодных элементов 4i, ..., 4м . Из этой формулы видно, что эквивалентное сопротивление, подключенное к инвертирующему входу усилителя постоянного тока УПТ, зависит от j и.значит от входного напряжения преобразователя UgxСопротивление, подключенное к неюшертирующему входу, может быть рассчитано по формуле ч 1. Rg. де Rj - сопротивление балансировочного резистора 2; R п . - сопротивление i-ro компенсирующего резистора 9j; п - число включенных ключей lOj, .... Если вьшолнить условия Пз RZ; ,,; R6;i Riii ) где (- сопротивление первого масштабного резистора 11 j i-ro компенсирующего элемента 8j;. сопротивление второго масштабного резистора 12 i.ro компенсируюшего элемента 8j; Rg - сопротивление i-ro компенсирующего резистора то при j п - сопротивление, подключенное к инвертирующему входу, равно сопротивлению, подключенному к неинвертирующему вхо ду, и погрешность, обусловленная входными токами операционного усилителя, минимальна во всем диапазоне изменения входного напряжения. Поскольку условия (4) легко могут быть выполнены при воспроизведении различных функциональных зависимостей, то степень компенсапри погрешности, обусловленной вход ными токами операционного усилителя, в предлагаемом преобразователе выше, чем у известном, и компенсация обеспечивается прак тически для любых функциональных зависимостей. Использоваш1е предлагаемого изобретения позволяет повысить точность функционального преобразования, особенно в случае применения дешевых операщюннык усюштелей, входные, токи которых, как орзввло, велики. Формула изобретения Функдаональный преобразователь, содержапщй дифференциальный операщюнный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом дифференциального операционного усилителя, балансирово п.1Й резистор, включен6ный между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, N двухвходовых диодных элементов, каждый из которых выполнея на последовательно соединенных входном резисторе и резисторе смещения, а также коммутирующем диоде, включенном между общим выводом входного резистора и ре зистора смещения и инвертир)тощим входом дифференциального операционного усилителя, свободные выводы входных резисторов двухвходовых диодных элементов объединены и являются входом преобразователя, свободные выводы резисторов смещения двухвходовых диодных элементов соединены с шиной опорного напряжения, компенсирующий элемент, выполненный на последовательно соединенных компенсирующем резисторе и ключе, включенных между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя Тя шиной нулевого потенциала, последовательно соединеннь1Х первом и втором масштабных резисторах, общий вывод которых соединен с управляющим входом ключа, второй вывод первого масштабного резистора соединен со входом преобразователя, отличающийс я тем, что,, с целью повьшдения точности, он содержит (N-1) дополнительных компенсирующих элементов, аналогичных основному и подключенных параллельно основному, причем вторые выводы вторых масштабных резисторов основного и дополнительных компенсирующих элементов подключены к шине опорного напряжения. iИсточники информации, ; принятые во В1шмание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 590766, кл. G 06 G 7/26, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № .417799, кл. G 06 G 7/26, 1974 (прототип).