Генератор функций Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

(5) ГЕНЕРАТОР ФУНКЦИЙ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен генератор функций, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители, масштабные резисторы, который осуществляет инвертирование знака нелинейного сопротивления, подключенного к нему в качестве нагрузки, а также изменяет его величину 1.

Недостатком известного генератора является то, что он осуществляет только частотно независимое преобразование характеристик двухполюсников.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор функций, содержащий дифференциальный усилитель напряжения, первый усилитель напряжения, второй усилитель напряжения, между входом и выходом которого включены параллельно первый резистор обратной связи и конденсатор обратной связи, второй и третий резисторы обратной связи, три входных резистора, три

масштабных резистора и входной конденсатор, включенный между входом второго усилителя напряжения и шиной нулевого потенциала, второй и третий резисторы обратной связи включены соответственно между входом и выходом первого усилителя напряжения и между неинвертирующим входом и выходом дифференциального усилителя напряжения, первый, второй и третий

10

входные резисторы соединены одним выводом со входом первого усилителя напряжения, который является входом генератора, а другим выводом соединены соответственно с выходом дифференци15ального усилителя напряжения, с выходом второго усилителя напряжения и со входом второго усилителя напряжения, первый, второй и третий масштабные резисторы соединены од«им выводом с

20 выходом второго усилителя напряжения, а другим выводом подключены соответственно к выходу первого усилителя напряжения, к нeинвepтиpyюu eмy входу дифференциального усилителя напряже ния, который является выходом генератора, и к шине нулевого потенциала, а инвертирующий вход дифференци ального усилителя напряжения соедин с выходом пторого усилителя напряжения. Этот генератор функций является RL-мутатором и используется для мод лирования нелинейных вебер-амперных характеристик 2. i Недостатком известного генератор является трудность изменения масшта ,ба воспроизводимой вебер-ак перной характеристики. Действительно, для этой цели в нем необходимо перестра ивать второй масштабный резистор и третий резистор обратной связи, при чем номиналы этих элементов должны совпадать с высокой точностью, так как в противном случае резко уменьшается добротность моделируекюй индуктивности. Цель изобретения - упрощение настройки генератора. Поставленная цель достигается те что генератор функций, содержащий первый усилитель напряжения, между входом и выходом которого включен первый резистор обратной связи, а вход является входом генерат-ора, вт рой усилитель напряжения, второй и третий резисторы обратной связи, тр масштабных резистора, входной резис тор, конденсатор, включенный между входом второго уси/мтеля напряжения и шиной нулевого потенциала, дополн тельно содержит третий, четвёртый и пятый усилители напряжения, два р зистора связи и управляющий резисто соединенйый одним выводом со входом третьего усилителя напряжения, а др гим выводом с шиной нулевого потенциала, второй и третий резисторы об ратной связи включены соответственно между входом и выходом третьего усилителя напряжения и между входом и выходом четвертого усилителя напряжения, первый, второй и третий масштабные резисторы соединены одними выводами со входом третьего усилителя напряжения, .а другими выводами соответственно с выходом первого усилителя напряжения, входом второго усилителя напряжения и входом пятого усилителя напряжени входной резистор включен между входом -первого усилителя напряжения и выходом четвертого усилителя напряения, первый резистор связи вклюен между входом четвертого усилитея напряжения, являющимся выходом енератора, и выходом второго усилиeля напряжения, вход пятого усилитея напряжения соединен с выходом торого усилителя напряжения, а выод пятого усилителя напряжения через торой резистор связи соединен со ходом второго усилителя напряжения. На чертеже приведена схема предагаемого генератора Лункций. Генератор содержит первый,.второй третий резисторы 1-3 обратной свяи, первый, второй и третий масштабые резисторы «-б, первый и второй езисторы 7 и 8 связи, входной реистор 9 управляющий резистор 10, онденсатор 11, первый, второй, треий, четвертый, пятый усилители 12-16 апряжения.. Генератор функций работает следуюим образом. Токи через входные и выходные заимы определяют из соотнсяиений {U4,,-U-,)G,+ (Uva-U)G9- -h, (U,jU()G7+(U4,)G4 1, де и., и входное и выходное на- пряжение; V;..r узловые напряжения; Гм и Ga проводимость первого и третьего резисторов 1 и 3 обратной связи; проводимость первого резистора 7 связи; проводимость входного резистора 9Запишем уравнения равновесия токов (U4jfUjG5i(K9U j4-Uy4)Ge-UN( (З) (U«496b(U,4U«)G5 (U,,-%)G4+ ()GiU,s-G CJJsS О W де .и узловые напряжения четвертого и пятого узлов;Gft ,- проводимость второго резистора 2 обратной связи; , проводимость первого, второго и третьего масштабных резисторовi-6; Q проводимость второго резистора 8 связи; проводимость управляющего резистора 10; емкость конденсатора 11; к. и KS коэффициенты усиления третьего 14 и пятого 16 усилителей напряжения. Учитывая, что напряжения узлов в схеме связаны соотношениями u,, .,; u.j каЦ/4; Мг из уравнений (З) и () находим и K tK4G4GsU ia D где D rG(.+ (Ka-1) G5fGe(l-K(iK5)+ SC -(KiG(,Gi5) Подставляя выражение для U,, в (2), получаем UV (K,G,-G-,-G9)+ Ufj-K Gg -3 U,.. Ua{K4GrG9-G)lv Полученная система уравний при выполнении условий - G - Gg О 1 (1-K,,) 0 Gs+Ggd-KaKfi) 0. Kri G +Gs 0. . G +Gg+Gj, - Gii(Kij-l) 0 1 |сводится к системе уравнений f (SC-G(, описывающей работу известного генератора, который, как и предлагаемый генератор,является RL-мутатором. Использование усилителей с конеч ным усилением позволяет сохранить в предлагаемом генераторе такие качества известного, как высокое быст родействие и широкий диапазон рабочих частот. Введение дополнительных усилителей напряжения и управляющег резистора упрощает процесс настройки генератора функций Варьируя величину Gjig, изменяют масштаб моделируемой характеристики. Возможность изменения масштаба за счет перестро ки одного заземленного резистора вы годно отличает предлагаемый генератор от известного. Наличие в схеме всего одного конденсатора, который к тому же заземлен, делает схему уд ной для интегрального исполнения. Формула изобретения Генератор функций, содержащий пе вый усилитель напряжения, между вхо 9 ДОМ и выходом которого включен первый резистор обратной связи, а вход является входом генератора, второй усилитель напряжения, второй и третий резисторы обратной связи, три масштабных резистора, входной , конденсатор, включенный между входом второго усилителя напряжения и шиной нулевого потенциала, о-т л и чающийся тем, что, с целью упрощения настройки, он содержит третий, четвертый и пятый усилители напряжения, два резистора связи и управляющий резистор, соединенный одним выводом со входом третьего усилителя напряжения, а другим выводом с шиной нулевого потенциала, второй и третий резисторы обратной-связи включены соответственно между входом и выходом третьего усилителя напряжения и между входом и выходом четвертого усилителя напряжения, первый, второй и третий масштабные резисторы, соединены одними выводами со входом третьего усилителя напряжения, ,а другими выводами соответственно с выходом первого усилителя напряжения, входом второго усилителя напряжения и входом пятого усилителя напряжения, входной резистор включен между входом первого усилителя напряжения и выходом четвертого усилителя напряжения, первый резистор связи вклю|иен между входом четвертого усилите; напряжения, являющимся выходом гене- ратора, и выходом второго усилителя напряжения, вход пятого усилителя напряжения соединен с выходом второго усилителя напряжения, а выход пятого усилителя напряжения через второй резистор связи соединен со входом второго усилителя напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Марше Ж. Операционные усилители и их применение. Л., Энергия, 197 ic. 100, рис. 6.21. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 279 006/18-2+, кл. G Об G 7/26, 1979 (прототип).