Функциональный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится if аналого,вой вычислительной технике.

Известен функциональный преоб- /разователь, содержавдий операцион-; ный уснпитель, резистор обратной связи и п диодно-резнсторных аппроксимирующих ячеек 1}.

Недостатком преобразователя являг 1этся ограниченная точность, обусловленная влиянием нестабильности вольтамперной характеристики диодов на выходную характеристику преобразователя. -;

Наиболее близким к предлагаемому является функциональный преобразователь , содержащий первый и второй выходные операционные усилители, первый и второй масштабные резисторы обратной связи, включенные меладу входом и выходом соответствующего выходного операционного усилителя, п потенциометров, йк.шочённых между входаьли первого и второго выходных операционных усилителей, входной масштабный резистор, включенный, между выходом первого выходного операционного усилителями входом второг о выходного операционного услили е.ля, выход которого является выходом преобразователя, п аппроксимирующих

ячеек, каждая-из которых выполнена йа первом и втором входных резисторах, резисторе обратной связи,, операционном усилителе, вход -которого соединен с первыми выводами первого и второго входных резисторов и резистора обратной связи, первом коммутирующем диоде, включенном между входом и выходом операционного

to усилителя, втором коммутирукицем диоде, включенном между выходом опера-, ционного усилителя и вторым выводом резистора обратной связи, п масштабных резисторов, каждый из

15 включен между подвижным контактом соответствующего потенциометра и вторым выводом резистора, обратной связи соответствующей аппроксимирующей ячейки, вторые выводы первых вход20, I ных резисторов аппроксимирующих ячеек соединены и являются входом преобразователя, sropae выводы входных резисторов аппроксимирующих ячеек соединены с шиной опорного 25 напряжения f2}.

Недостатком известного преобразо-. вателя является сложность расстройки, связанная с тем, что невозможно 30 изменить -значение функции в одном узле аппроксимации с помощью регули ровки только одного потенциометра. Цель изобретения-- упрощение настройки преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразова таль, содержащий первый и второй выходные операционные усилители, первый и второй масштабные резисторы обратной связи, включенные между входом и выходом соответствующего выходного операционного усилителя, п потенциометров, включенных между входами первого и второго выходных операционных усилителей, входной ма штабный резистор, включенный между выходом первого выходного операцион ного усилителя и входом второго выходного операционного усилителя, выход которого является выходом пре образователя, п аппроксимирующих ячеек, каждая из которых выполнена на первом и втором входных резисторах, резисторе обратной связи, операционном усилителе, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго входных резисторов и резистора обратной связи, первом коммутирующем диоде, включенном между входом и выходом операционного усилителя, втором коммутирующем диоде, включ-енном между выходом операционного усилителя и вторым выводом резистора обратной связи, п масштабных резисторов, каждый из которых включен между подвижным контактом соответствующего потенциометра и вторым выводом резистора обратной связи соответствующей аппроксимирую щей.ячейки, второй вывод первого входн резистора первой аппроксимирующей ячейки является входом преобразователя, дополнительно содержит в кажд аппроксимирующей ячейке первый и второй дополнительные входные резис торы, дополнительный резистор обрат ной связи, первый и второй дополнительные коммутирующие диоды, дополнительный операционный усилитель, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго дополнительных входных резисторов и дополн тельного резистора обратной сЪязи подключенного вторым выводом к втор рому выводу второго входного резист ра, аноды основного и дополнительно первых коммутирующих диодов четных по номеру аппроксимирующих ячеек подключены соответственно к входам основного и дополнительного операци онных усилителей, а катоды - к выходам соответствующих операционных усилителей и к анодам вторых основ ных и дополнительных коммутирующих диодов, подключенных катодами соответственно к вторым выводам основного и дополнительного резисторов обратной связи, катоды основного и дополнительного первых коммутирующих диодов нечетных по номеру аппроксимирующих ячеек подключены соответственно к входам основного и дополнительного операционных усилителей, а аноды - к выходам соответствующих операционных усилителей и к анодам вторых основных и дополнительных коммутирующих диодов, подключенных анодами соответстенно к вторым выводам основного и дополнительного резисторов обратной связи, второй вы.вод первого дополнительного входного резистора первой аппроксимирующей 1Ячейки соединен с вторым выводом первого основного входного резистора этой же ячейки, вторые, выводы вторых дополнительных входных ре зисторов нечетных по номеру аппроксимирующих ячеек соединены с шиной положительного опорного напряжения, а вторые выводы вторых дополнительных входных резисторов четных по номеру аппроксимирующих ячеек - с шиной отрицательного опорного напряжения, вторые выводы первых основного и дополнительного входных резисторов каждой аппроксимирующей ячейки, кроме первой, соединены с вторым выводом дополнительного резистора обратной„ связи предыдущей по номеру аппроксимирующей ячейки. На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя ,на фиг. 2 и 3 графики, поясняющие его работу. Преобразователь содержит первый и второй выходные операционные усилители 1 и 2/ первый и второй масштабные резисторы 3 и 4 обратной связи, п потенциометров 5.... 5, п масштабных -резисторов 6 ... 6ц, п аппроксимирующих ячеек 7 .. . 7,, каждая из которых содержит основной и дополнительный операционные усилители 3 .. 8(,и 9 ... 9у,, основной и дополнительный резисторы 10, ..., 10 и 11.... 11 обратной связи, первый и второй основные входные резисторы 12 .... 12j и 13 .. .. 13.,, первый и второй дополнительные входные резисторы 14.... 14 и 15 .... 15, первый и второй основные коммутирующие диоды 16 .... 16, и 17 ... ч1 7.,, первый и второй дополнительные коммутирующие диоды 18 .... 18у, и 19 .... 19, входной масштабный резистор 20. Функциональный преобразователь работает следующим образом. Пусть требуется воспроизвести непрерывную нелинейную .функциональную зависимость У f()i О -Xs Х, Ь- :У-ё- У (фиг, 2) при равномерном разбиении оси аргумента на участке аппроксимации. Проведем кусочно-линейную аппроксимацию функции f(Х, располагая узлы аппроксимации в точках (i Oyl, ..., п ), Ординаты аппроксимируемой функции в этих точках об начим У4 .. Предлагаемый функциональный преобразователь осуществляет кусочнолийейную интерполяцию функции, зада ной ординатами У в точках х, при выполнении следующих соотношений сопротивлений резисторов: VX---4-. % Ма 1ц R.,--ft ..-Ri3 -R 1 1Ъ и Jrt П. R.. R., --R,. 2.R -14/2. Ъ Rj -R, г,.. is. R 15 . М5и R,R4-Rao-)if iV При изменении входного сигнала X DT нуля до X 2Е , где Е - опорНое напряжени е, на катоде диода ХЭ-) формируется кусочно-ломаная Сфиг. а на катоде диода 17f , т.е. на выходе первой аппроксикшрующей ячейки 7 треугольная функция от X (фиг, При изменении X в пределах на катоде диода 19 формируется кусочно-ломаная (фиг. 3 на выходе второй аппроксимирующей ячейки треугрльнай функция (фиг. 3l). При изменении X в пределах X 7/ 2Е формируется треугольная функция на выходе третьей аппроксимирующей яче ки 7 (фиг. 3с, еЛПри дальнейшем увеличении X аналогично формируются треугольные фун ции на выходах остальных аппроксими рующих ячеек 7 .. ,, 7у, . Воспроизведение функции f{X) осу ществляется путем суммирования треугольных функций с соответствующими коэффициентами, вел1гчину и знак кот рых задают положением движков потен циометров 5 , ... 5у,. Поскольку тре угольные функции, воспроизводимые аппро.ксимирующими ячейками 7.,..., 1у, ортогональны по отношению друг к другу, то регулировкой потенциометров 5 .. ., 5у, можно устанавливат ординаты воспроизводимой функции f tX) в узлах аппроксимации независи мо друг от друга. Следует отметить что среднее положение движка потенциометров 5,...,5ц соответствует нулевому коэффициенту суммирования треугольной функции, поэтому преобразователь позволяет воспроизводить монотонные и немонотонные функции, .изменяющие знак. . Настройка функционального преобразователя осуществляется путём поочередной установки с помощью потен циометров 5 , ... 5, значений функции в узлах аппроксимации. Если тре буется перестроить преобразователь на воспроизведение другой функции. отличающейся от исходной только в одном i-M узле аппроксимации, достаточно с помощью соответствующего потёнциометрач установить новое значение V. Предлагаемый преобразователь обладает в сравнении с.прототипом более простой процедурой перестройки на воспроизведение другой функции, позволяет существенно сократить .затраты времени. Формула изобретения Функциональный преобразователь, содержащий первый и второй выходные операционные усилители, первый и второй масштабные резисторы обратной связи включенные между входом и выходом соответствующего выходного операционного усилителя, п потенциометров, включенных между первого и второго выходных операционных усилителей, входной масштабШаГй резистор, включенный между выходом первого выходного операционного усилителя и входом второго выходного операционного усилителя, выход которого является выходом преобразовате- ля, И айпроксимирующих ячеек, каждая из которых выполнена на первсм и втором входных резисторах, резисторе обратной .связи, операционное усилителе, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго входных резисторов и резистора обратной связи, первом коммутирующей Диоде, включенном между входом и . выходом операционного усилителя, втором коммутирующем диоде, включенном между выходом операционного усйлктелл и вторым выводом резистора обратной связи,и масштабных резисторов, каждый из которых включен между подвижным контактом соответствующего поте.нциометра и вторым выводе резистора обратной связи соответствующей аппроксимирующей ячейки, второй вывод первого входного резистора первой аппроксимирующей ячейки является входом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения настройки, он содержит в канщой аппроксимирующей ячейке первый и второй дополнительные входные резисторы, дополнительный резистор обратной связи, первый и второй дополнительные коммутирующие диоды, дополнительный операционный усилитель, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго дополнительных входных резисторов и дополнительного резистораi обратной связи, подключенного BTOptjiM выводом к второму выводу второго входного резистора, аноды основного и допопчитального первых коммутирукяцнх диодов четных по номеру аппроксимирующих ячеек подключены соответственно к входам основного и дополнительного операционных усилителей, а катоды - к выходам соответствующих операционных усршителей и к анодам вторых основных и дополнительных коммутирующих диодов, подключенных катодами соответственно к вторым выйодам основного и дополнительного резисторов обратной связи, катоды основного и дополнительного первых коммутирующих диодов нечетных по номеру аппроксимирующих ячеек подключены соответственно к входам основного и дополнительного операционных усилителей, а аноды - к выходам соответствующих операционных усилите-; лей и к анодам вторых основных и дополнительных коммутирующих диодов, подключенных анодами соответственно к вторым выводам основного и дополнительного резисторов обратной связи второй вывод первого дополнительного входного резистора первой аппроксимирующей ячейки соединен с вторым выводом первого основного входного резистора этой же ячейки, вторые выводы вторых дополнительных входных резисторов нечетных по номеру аппроксимирукяцих ячеек соединены с шиной поп ложительного опорного напряжения, а вторые выводы вторых дополнительных входных резисторов четных по номеру аппроксимирующих ячеек - с шиной отрицательного опорного напряжения, вторые выводы первых основного и дополнительного входных резисторов каждой аппроксимируквдей ячейки, кроме первой, соединейы с вторым выводом дополнительного резистора обрат5iной связи предыдущей по номеру аппроксимирующей ячейки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 0 Смолов В.Б. Аналоговые вычислительные машины, М., Высшая школа, 1970, с. 206.

2. Справочник по нелинейным схемам. Под. ред. Д. Шейнгольда. М., Мир, 1977, с. 62 (прототип;.

Фш.f