Функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

() ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено, например, при конструировании преобразователей с нелинейной обратной связью.

Известен функциональный преобразователь, содержащий два дифференциальных операционных усилителя, входной резистор, делитель напр жения 1 .

, Наиболее близким к предлагаемому является функциональный преобразователь, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители, неинвертирующий вход первого дифференциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертирую1иий вход через входной токозадающий резистор соединен с входом преобразователя, а через нелинейный элемент с выходом второго дифференциального операционного усилителя, ЯВЛЯЮ1ЦИМСЯ выходом преобразователя

Однако входное сопротивление (входной импеданс) преобразователя низкое и определяется сопротивлением входного резистора. Сопротивление этого резистора, как правило, не может быть выбрано достаточно большим, потому что надлежащая работа преобразователя требует рабочих токов определенного диапазона, например, от 10... до 1(.

10

Учитывая, что рабочие напряжения находятся при этом в диапазоне от 10 В. сопротивление входного резистора не может быть более 10 Ом.

15

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет повышения входного сопротивления преобразователя.

Поставленная цель достигается

20 тем, что в функциональный преобразователь, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители, неинвертирующий вход пер3966вого дифференциального операционного усилителя соединен с шиной нулево го потенциала, а инвертирующий вход через входной, токозадающий резистор соединен с входом преобразователя, а через нелинейный элемент - с выходом второго дифференциального опе;рационного усилителя и является выходом преобразователя, введены первый, второй и третий масштабные резисторы, причем выход первого дифференциального операционного усилителя соединен через первый масштабный резистор с входом преобразователя, с инвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу второго дифференциального oneрационного усилителя и через третий масштабный резистор.к шине нулевого потенциала. На чертеже представлена блок-схем функционального преобразователя. Функциональный преобразователь со держит входную клемму 1 , входной токоза дающий резистор 2, первый 3 и второй k дифференциальные операционные усилители, первый масштабный резистор 5, нелинейный элемент 6, второй и третий масштабные резисторы 7 и 8. Работает функциональный преобразователь следующим образом. Усилитель 3 охвачен отрицательной обратной связью через резисторы 5 и 2, поэтому напряжение на его инвертирующем входе близко к потенциалу нулевой точки. Преобразуемое напряжение, поступа ющее на клемму 1, прилагается на входной токозадающий резистор 2 и соз дает в нем ток, равный отношению при ложенного напряжения и сопротивления резистора 2. Созданный в этом резисторе ток течет через нелинейный элемент 6 на выход дифференциального операционного усилителя 4, создавая на выходе его требуемое функционально преобразованное напряжение, как падение напряжения на нелинейном эле менте 6. 1ри приведенно; включении, за сче действия обратной связи, на неинвёртирующем ехоДе дифференциального опе рационного усилителя создается напряжение, близкое к напряжению преобразуемого сигнала (IJ) ,а напряжение на выходе .дифференциального операционного усилителя 3 (()) onpef eляется примерно соотношением RT -«-Re 9 где R - сопротивление резистора 7i Rg - сопротивление резистора 8. Достижение цели изобретения объясняется тем, что напряжения на выходе усилителя 3 и больше входного напряжения U и находится в той же фазе. Сопротивление первого масштабного резистора 5 выбирают такой величины, что ток, требуемый входному токозадающему резистору 2, равен току через резистор 5, схема преобразователя не нагружает источник преобразуемого сигнала. Для этого необходимо выполнить требование ky.iii- f2) Я Ro где R,. - сопротивление первого масштабного резистора 5; R - сопротивление входного токозадающего резистора 2. Заменяя U-j его значением из (1), находим требуемое значение Rf Таким образом, при использовании резистора 5 с подходящим значением сопротивления, входное сопротивление преобразователя может быть резко повышено, несмотря на значение сопро- . тивления резис.тора 2 и требуемый рабочий ток нелинейного элемента 6. При этом точность преобразования не зависит от точности сопротивлений резисторов 7, 8 и 5.(они влияют лишь на входное сопротивление преобразователя) и погрешность преобразования (о) определяется соотношением где - коэффициент усиления усилителя 3, К - коэффициент усиления усилителя Ц; и - нелинейное падение напряжения на нелинейном элементе 6, Как видно из уравнения (4), нелинейная составляющая погрешности, которая не может быть скомпенсирована, уменьшена пропорционально произ ведению К, К., такие, как в схеме прототипа. Предлагаемый преобразователь име ет преимущество при обработке сигна лов в широкой полосе частот. Если п помощи специально подключенного на вход преобразователя операционного усилителя по схеме повторителя с входами на полевых транзисторах мож но повысить входное сопротивление, то Входной импеданс увеличить даже при помощи такого специального уси лителя не удается. Входная емкость не может быть таким образом скомпенсирована и реальный входной импеданс уже на частотах выше 10 кГц падает. Предлагаемым преобразователем можно скомпенсировать и входную емкость, потому что частота, начина с которой появляется значительный сдвиг фазы на входе преобразователя определяется соотношением 1 ,. где f частота среза входного комплекта;с - емкость инвертирующего вхо да усилителя 4 и входной клеммы 1. Как видно из формулы (5), диапазо частот с повышенным входным импедансом определяется сопротивлением резистора 2. Это сопротивление может быть уменьшено на пару порядков по сравнению с требуемым входным сопротивлением и тогда диапазон частот с повышенным входным импедансом также увеличивается на пару порядков. Предлагаемый преобразователь может быть реализован микроминиатюрно он имеет при высоких метрологических характеристиках только один прецизионный элемент (резистор 2) и позволяет значительно повысить реальный входной импеданс, тем самым оказывается возможным провести точные преобразования сигналов в разных точках проверяемых схем и уменьшить требования в системах автоматического контроля. (Ьормула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители, неинвертирующий вход первого дифференциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенци- . ала, а инвертирующий вход через входной токозадающий резистор соединен с входом преобразователя, а через нелинейный элемент,- с выходом второго дифференциального операционного усипителя и является выходом преобразователя, о т л и ч а ю щ и и с я гем, что, с целью повышения точности преобразования за счет повышения входного сопротивления преобразователя, в него введены первый, второй и третий масштабные резисторы, причем выход первого дифференциального операционного усилителя соединен через первый масштабный резистор с входом преобразователя, с инвертирую1чим входом второго дифференциального операционного усилителя и первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу второго дифференциального операционного усилителя и череа третий масштабный резистор к шине нулевого потенциала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 376777, кл. G Об G 7/26, 1973.. 2.Авторское свидетельство СССР If 513363, кл, R Об G 7/26, 1973 (прототип).