Функциональный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

(5k) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и може быть использовано при электронном моделировании различных процессов, в логарифматорах, квадраторах, в ка честве линеаризующего звена в датчиках с нелинейной передаточной характеристикой. Известен функциональный преобраз ватель , содержащий входной и выходной инверторы, резистивный делитель входного напряжения, компараторы, коммутирующие устройства, управляемые ключи на полевых транзисторах и резисторы задания крутизны и смещения каждого участка аппроксимации, реализующий кусочно-линейную аппрок симацию функций to Недостатком данного устройства является сложность, обусловленная применением большого количества клю чей на полевых резисторах. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является преобразователь, содержащий И ключей, делитель напряжения, инвертор, вход которого является входом преобразоиателя, И потенциометров задания крутизны, подключенных неподвижными контактами к входу и выходу ин- . верТора, Vi резисторов задания круТИ31Ш, подключенных к подвижным контактам потенциометров задания крутизм, источник опорного напряжения, подкгиаченный средним выводом к шине нулевого потенциала(н+1) потенциометров задания напряжения смещения, подключон шх неподвижныкм контактами к выходам источника опорного напряжения, (и+1) резисторов задания напряжения смещения, подключенных к подвижным контактам потенциометров задания напряжения смещения, выходной операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен со свободным выводом (и +1 )- го резистора задания напряжения смещения и через балластный ре-° зистор с шиной нулевого потенциала. а инвертирующий вход - с выходами ключей и через переменный входной резистор - с входом преобразователя, между выходом выходного операционного усилителя, являющимся выходом преобразователя и его входом включен резистор обратной связи, и компараторов подключенных первыми входами к входу инвертора, вторыми входами - к выходам делителя напряжения, включенного между шиной нулевого потенциала и выходом источника опорного напряжения, а выходами - к управляющим входам ключей Г 2 , Недостатком этого преобразователя является ограниченная точность при заданном числе компараторов, обусловленная методической погрешностью кусочно-линейной аппроксимации функций при ограниченном числе участков аппроксимации. Цель изобретения - повышение точности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразовател ь, содержащий делитель напряжения, инвертор, VI потенциометров задания крутизны, подключенных неподвижными контактами к входу и выходу инвертора, И резисторов задания крутизны, подклю ченных к подвижным контактам потенциометров задания крутизны, источник опорного напряжения, подключенный средним выводом к шине нулевого потенц17ала, (и+1 потенциометров зада ния напряжения смещения, подключенных неподвижными контактами к выходам источника опорного напряжения, (и+1) резисторов задания напряжениясмещения, подключенных к подвижным контактам потенциометров задания напряжения смещения, И ключей, вход каждого из которых соединен со свободными выводами соответствующих ему по номеру резистора задания ;Крутизны и резисто ра задания напряжения смещения, выходной операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен со свободным выводом ()-ro резистора задания напряжения смещения и через балластный резистор с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий вход - с выходами ключей и через переменный входной резистор со входом инвертора, между выходом выходного операционного усилителя, являющегося выходом преобразователя и его входом подклю1Ген резистор обратной 4 связи, у компараторов, подключенных первыми входами к входу инвертора, вторыми входами - к выходу делителя напряжения, подключенного первым выводом к шине нулевого потенциала, а выходами - к управля1ои1им входам ключей, содержит (Hv+2 дополнительиых ключа, дополнительный компаратор, входной операционный усилитель, входной резистор, дополнительный резистор обратной связи, масштабный резистор, переменный масштабный резистор, дополнительный переменный входной резистор,VI дополнительных потенциометров задания крутизны, И дополнительных резисторов задания крутизны, (и+U дополнительных резисторов задания напряжения смещения, (и+1); дополнительных потенциометров задания напряжения смещения, подключенных неподвижными контактами к выходам источника опорного действия , а подвижными контактами через соответствующие дополнительные резисторы задания напряжения смещения - к входам соответствующих ключей, непо контакты дополнительных потенциометров задания крутизны подключены к выходам источника опорного напряжения, а подвижные контакты через соответствующие дополнительные резис торы задания крутизны - к входам соответствующих дополнительных ключей, выходы которых через дополнительный переменный входной резистор соединены с входом инвертора и через дополнительный ключ с инвертирующим входом выходного операционного уаилителя, входной резистор включен мехаду первым входом дополнительного компаратора, который является входом преобразователя , и входом входного операционного усилителя, который через () последовательно соединенных дополнительных ключа и масштабный резистор подключен к выходу источника опорного напряжения отрицательной полярности, дополнительный резистор обратной связи включен между входом и выходом входного операционного усилителя, выход которого соединен с входом инвертора, второй вход дополнительного компаратора соединен со свободным входом делителя напряжения и через переменный масштабный резистор с выходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, управляющие входы (и+1)-го и (и+2)-го дополнительных 598 ключей соединены с выходом дополнител ного компаратора. На фиг. 1 приведена схема функционального преобразователя; на фиг. 2 диаграмма, поясняющая его работу. Функциональный преобразователь содержит инвертор 1, делитель напряке.ния 2, переменный масштабный резистор 3, и компараторов (и+2) дополнительных ключа .,g, источник 6 опорного напряжения, основные ключи 7 7ц , выходной операционный усилитель 8, резистор 9 обратной связи , ()алластный резистор. 10, масштабный резистор 11, основной 12 и дополнительный 13 переменные - входные резис торы, (n+l) основных .и (и+1 дополнительных 15« резисторов задания напряжения смещения, и оснозных и и дополнительных 17. 17ц резисторов задания крутизны, (К1+1) основных и (и+1) ДОПОЛ нительных 15)-19,../j потенциометров задания напряжения смещения, м основных 20 -0 и и дополнительных 21 -21 потенциометров задания крутизны, дополнительный компаратор 22, входной резистор 23, дополнительный резистор обратной связи 2k, входной операционный усилитель 25. Преобразователь работает следующим образом. Входное напряжение Преподается на входной операционный усилитель 25, передаточная Аункция которого показана на фиг. 2 (где Ид - диапазон входного напря)хения). Весь диапазон, входного напряжения разбивается на две части с помощью дополнительного компа ратора 22, ключа 5 и входного операционного усилителя 25. Выходное напряжение входного усилителя 25 подает ся на первые входы компараторов , y на вторые входы которых подаются опор ные напряжения U ,U;2. Ди снимаемые С выходов резистивного делителя напряжения. При 1)- U все компараторы i... находятся в состоянии, при котором все ключи 7 .. .7у,, Г .. ,5 цззакрыты, и выходное напряжение выходного усилителя 8 равно II - I/ I I L Bwit Ч) БЧ- о - R - сопротивление резистора обт ратной связи 9; - « R - сопротивление переменного входного резистора 12; Ь - -напряжение начального смещения на усилителе 8. 1), 7 7 IJ выходной сигнал комтора открывает ключ 7 и выой сигнал сумматора 8 определяето Формуле: V.f S ь ь,, К - определяется положением среднего вывода потенциометра 20 и величиной сопротивления входного резистора 16 ; I) - определяется положением среднего вывода потенциометра 18 и величиной сопротивления токозадающего резистора If. налогичная работа на следующих тках аппроксимации. На и-ом участппроксимации выходное напряжение бразователя имеет вид: ), ВР.Л J. . h + . . .п переходе входного сигнала за полодиапазона входного сигнала, т.е. переходе от участка и к и+1 сравает компаратор 22, открывая клюn«J и 2. выходное напряжение презователя определяется по формуле: VVVWW М+ч Гч - сопротивление дополнительного переменного входного резистора 13; - определяется положением среднего вывода потенциометра 19„. о одчои сигнал аратора открывает управляеключи 7 и 5 и выходной сигнал atopa В определяется по Лормуле: V ц-Ьо + Ь 4 Ь. , К - определяется положением среднего вывода потенциометра 21 и величиной сопротивления резистора 17л; - определяется положением среднего вывода потенциометра 19 и величиной сопротивления резистора 15 . налогично преобразователь работаа следующих участках аппроксимас номерами И+2...2, где - коство участков аппроксимации. 798 Число участков выбирается в зависи мости, от требуемой точности аппроксимации воспроизводимой функции. Преобразователь может воспроизводить Оункции монотонно возрастающие, монотонно, убывающие, а также функции с перегибом. Предлагаемый преобразователь позво ляет удвоить по сравнению с прототипом число участков кусочно-линейной аппроксимации функции за счет вклюмения в его структуру небольшого числа дополнительных элементов, что дает возможность повысить его точность за смет уменьшения методической погрешности. Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий делитель напряжения, инвертор, у потенциометров задания крутизны, подключенных неподвижными контактами к входу и выходу инвертора, Y( резисторов задания крутизны, подключенных к подвижным контактам потенциометров задания крутизны, источник опорного напряжения, подключенный средним выводом к шине нулевого потенциала, (и+Т) потенциометров задания напряжения смещения, подключенные неподвижными контактами к выходам источника опорного напряжения, СИ+1| резисторов задания напряжения смещения, подключенных к подвижным контактам потенциометров задания напряжения смещения, у ключей, вход каждого из которых соединен со свободными выводами соответствующих ему по номеру резистора задания крутизны и резистора задания напряжения смещения, выходной операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен со свободным выводом (ш-1)-го резистора задания напряжения, и через балластный резистор с шиной нулевого .потенциала, а инвертирующий вход с выходами ключей и через переменный входной резистор с входом инвертора, между выходом выходного операционного усилителя, являющегося выходом пре образователя и его входом включен резистор обратной связи, у компараторов подключенных первыми входами к вЛоду инвертора, вторыми входами - к выходам делителя напряжения, подключенного первым выводом к шине нулевого по8Вк управляющим тенциала, а выходами чающийвходам ключей, о т л и с я . тем, что, с целью повышения его точности, он содержит Си+2 ) дополните,льных ключа, дополнительный компаратор, входной операционный усилитель, входной резистор, дополнительный резистор обратной связи, масштабный резистор , переменный масштабный резистор, дополнительный переменный входной резистор, и дополнительных потенциометров задания крутизны, Vf дополнительных резисторов задания крутизны, (п+1 ) дополнительных резисторов задания напряжения смещения, (и+Т) дополнительных потенциометров задания напряжения смещения, подключенных неподвижными контактами к выходам источника опорногонапряжения, а подвижными контактами через соответствующие дополнительные резисторы задания напряжения смещения - к входам соответствующих ключей, неподвижные контакты дополнительных потенциометров задания крутизны подключены к выучодам источника опорного напряжения, а подвижные контакты через соответствующие дополнительные резисторы задания крутизны - к входам соответствующих дополнительных ключей, выходы которых через дополнительный переменный входной резистор соединены с входом инвертора и через дополнительный ключ с, инвертирующим «уходом выходного операционного усилителя, вход.ной резистор включен между первым входом дополнительного компаратора, который является входом прес разователя, и входом входного операционного усилителя, который через(И +2) последовательно соединенных дополнительных ключа и масштабный резистор подключен к выходу источника опорного напряжения отрицательной полярности, доТ|олнительнйй резистор обратной связи включен между входом и выходом входного операционного усилителя, выход I которого соединен с входом инвертора, второй вход дополнительного компаратора соединен со свободным входом делителя напряжения и через переменный масштабный резистор с выходом источника опорного напря хения отрицательной полярности, управлящие входы (и+1)-гои (И+2)-го дополнительных ключей соединены с выходом дополнительного компаратора.

9980108 / О

Источники информации,2. Авторское свидетельство С€СР

принятые во внимание при экспертизе по заявке Г 2б 8436/18-24,

Ч