Функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

(54) ФУНЩИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналого вой вычислительной технике.

Известен диодный функциональный преобразователь, содпржащий операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя,,ре- зистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выхо- дом операционного усилителя/ п диодно-резисторных элементов, каждый из которых выполнен на коммутирующем дирде и двух резисторах, соединенных одними, выводами с анодом коммутирующего диода, свободные выводы входных резисторов диоДно-резйсторных элементов соединень и являютсй входом преобразрвателя, свободный вывод второго входного резистора каждого из диодно-резиаторных элементов соединен с шиной отрицательного опорного напряжения, катод коммутирующего диода кДддого диоднорёзисторного элемента соединен с инвертирующим входом операционного усилителя LI .,

Недостатком такого преобразователя является относительно низкая точность и сложность регулировки/ обусловленные сум1-1ированием харйк-.

теристик диодно-резисторных элементов.1

Наиболее близким техническим решением является функциональный преобразователь , содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выхо10дом операционного усилителя, п диодно-резисторных элементов, каждый из которых вьшолнен на коммутирующем диоде и двух входных резисторах, соединенных одними выводами между

15 собой, вторые выводы первого входного резистора каждого , диодно-резисторного элемента соединены и являются входом преобразователя, катод когФ утируювдаго диода каждого

20 диодно-резисторного элемента соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя; (. анод - с общим выводом первого и второго входных резисторов 2 4

25

Недостатком известного преобразователя явлйется относительно низкая точность обусловленная малой величиной и нестабильностью входного тока операционного усилителя, который должен втекать в его неинвертирующий вход для обеспечения работоспособности преобразователя. Цель изобретения - повгдаение точ ности функционального преобразователя.. Поставлепная цель достигается тем, что функциональный преобразова тель, содержащий операционный усилитель, выход которого.является выходом преобразователя, резистор об.ратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, п диодно-резисторных элементов, каиэдый из которых выполнен на кош/ утиру1ощем диоде и, двух входных резисторах,, соединенных одними выводами между собой, вторые выводы первого входного резистора каждого диодно-резисторного элемента соединены и являются входом .преобразователя, катод коммутирующего диода каждого диодно-резисторного элемента соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, дополнительно содержит резисторный делитель напряжения, нагрузочный резистор, а в каждом диодно-резисторном элементе - комму тирующий транзистор, коллектор которого подключен к шине коллекторного напряжения, эмиттер - к аноду ког мутирующего диода., а база - к об щему выводу первого и второго входных резисторов,, второй вывод втЬро.го входного резистора каждого диодно-резисторного элемента соединен с соответствующим выводом резисторного делителя напряжения вклтеченного между шиной опорного напря;5сения и шиной нулевого потенциала, нагрузоч ный резистор включен между шиной нулевого потенциала и неинвертирующим входом операционного усилителя. На чертеже приведена схема преобразователя. Преобразователь содержит операционный усилитель 1, резистор 2 обратной связи, п диодно-резисторных элементов 3 каждый из которых выполнен на кo iмyтиpyIoщeм диоде 4,..., 4у|, первом 5,...., Sn и втором б-,,,.., Gn входнык резисторах и коммутирующем транзисторе 7/1 ,..., 7, реэисторный делитель 8 напряжения, выполненный на резисторах 8,..., 8р, и нагрузочный резистор 9.Преобразователь работает следующим образом. При отсутствии входного напряжения УХ все коммутирующие транзисторы 7 ,. . . , 7 п и диоды 4 , . . , , 4 I, диодно-резисторных элементов 3 ,. . 3 п закрыты. По мере увеличения вход ного напряжения открывается.транзистор 1 и диод 4/1 элемента 3. По тенциал на неинвертирующем входе и на выходе операционного усилителя 1 увеличивается в соответствии с первы1 1 участком аппроксимаций воспроизводимой функции. При этом, можно подобрать величины сопротивлений резисторов 8,..., 8 ц делителя О напряжения так; чтобы потенциал на базе транзистора 7 Q изменялся с большим (по модулю) смещением- и производной,- чем на базе транзистора 7. При достижении потенциала на базе транзистора 7 Q величины большей,чем величина потенциала .на базе транзистора 7, транзистор 7г2 и диод г открываются, а транзистор 7 и диод 4., закрываются. Потенциал на неинвертирующем входен на выходе операционного усилителя 1 при этом изменяется в соответствии с вторым участком аппроксимации воспроизводимой функции. При достижении потенциала на базе транзистора 7i2, транзистор 7 и диод 4j открываются,-а тран-... зистор 7t2 и диод 4(j закрываются. Потенциал на неинвертирующем входе и на выходе операционного усилителя 1 при этом изменяется в соответ- ; ствии с третьим участком аппроксимации моделируемой функции. Аналогично работают остальные диодно-резисторные элементы 34,..., Зр. На каждом участке аппроксимации воспроизводимой функции работает только один диодно-реэисторный элемент 3, и соответственно только один коммутирующий т.ранзистор 7 и диод 4, через эмиттерно-коллектор«ые цепи которых и нагрузочный ре- :зистор 9 протекает ток от источника коллекторного напряжения. Сопротивление нагрузочного резистора выбирается из условия работы всех транзисторов 7-|,. . ., 7, и диодов .,.., 4f, на линейном участке вольтамперных характеристик. Таким образом входная характеристика преобразователя на каходом 1-м участке аппроксимации воспроизводимой функции формируется эмиттерным .повторителем образованным транзистором , диодом 4 и нагрузочным резистором. 9. При этом входной ток операционного усилителя 1, на котором реализован буферный повторитель напряжения, может быть бесконечно малым и иметь произвольное направление, а влияние его нестабильности на точность преобразователя существенно уменьшается. Это связано с тем, что ток, .протекающий через нагрузочный резистор 9, может на несколько порядков превышать входной ток операционного усилителя 1, Величина сопротивления нагрузочного резистора 9 может выбираться достаточно малой при сохранении высокого входного сопротивления преобразователя, определяемого ВХОДНЕЛМИ резисторами 6.,..., 6, 5,..., 5п, благодаря высокому рходному сопротивлению эмиттерных повторителей, реализуемых на транзисторах 7,.., ,7 Следует отметить/ транзисторы 7. ,,..., 7 в преобразователе сочетают функцию усиления с функцией коммутации, что позволяет использовать щедлагаемый преобразователь без коммутирующих диодов 4,.,., 4„ В этом случае работа преобразователя обеспечивается за счет запирания всех транзисторов 7-,,..., 7, / кроме одного, на базе которого имеется наибольшее напряжения за счет отрицательной обратной связи по цепи эмиттер-база. Сохранение коммутярующих диодов 4,..., 4 в схеме преобразователя способствует снижению требований к транзисторам 7 ,.. 7, по максимальному допустимрый напряжению на переходе эмиттер-база. Таким образом, благодаря использованию усилительнЕк свойств коммутирующих транзисторов предлагаемый ;преобразователь имеет более высокую точность, чем известный. Кроме того, дополнительным преимуществом является расширение класса воспроизводимых функций за счет возмож- ности применения логической операно и наименьшего из сигналов. При этом схема преобразователя отличает ся лишь типом применяег-шх транзисто ров. Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержсшшй операционный усилитель,вы ход которого является выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и вЕдсодом операционного уси лителя, п длодно-резисторных элементов, казкдый из которых выполнен на коммутирующем диоде и на двухвходных резисторах, соединенных одними выводами между собой, вторые выводы первого входного резистора каждого диодно-резисторного элемента соединены и являются входом преоб- разователя, катод коммутирующего диода каждого диодно-резисторного элемента соединен с неинвертирующим входом опергщионного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит резисторный делитель напряжения, нагрузочный резистор, а в каждом диодно-резисторном элементе - коглмутирующий транзистор, коллектор которого подключен к шине коллекторного напряжения, эмиттер - к аноду коммутирующего диода, а база - к общему выводу первого и второго входных резисторов, второй вывод второго входного резистора каходого диоднорезисторного элемента соединен с соответствующим выводом резисторного делителя напряжения, включенного между шиной опорного напряхсения и шиной нулевого потенциала, нагрузочный резистор включен между шиной нулевого потенциала и неинвертир1пощим входом операционного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 268754, кл. G 06 G 7/26, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2798938/18-24, кл. G 06 G 7/26, 1979 (прототип).