DE4243506C1 - Analog-Schaltung zur schaltungstechnischen Realisierung einer im wesentlichen glockenförmigen Zugehörigkeitsfunktion für einen Fuzzy-Logik-Controller - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Analog-Schaltung für eine im wesentlichen glockenförmige Zugehörigkeitsfunktion für einen Fuzzy-Logik-Controller zur Ausgabe eines den Grad der Zugehörigkeit eines Eingangssignals zu einer linguistischen Variable beschreibenden Ausgangssignals.

Auf Fuzzy-Logik beruhende Controller werden in zuneh­ mendem Maße zur Regelung verwendet. Grundgedanke bei der Fuzzy-Logik ist es, den (zu regelnden) Eingabewert bzw. das Eingangssignal einem von mehreren linguisti­ schen Termen zuzuordnen und den Grad der Zugehörigkeit des Eingangssignals zu einem oder mehreren linguisti­ schen Termen zu ermitteln. In Abhängigkeit von dem Zu­ gehörigkeitsgrad eines oder mehrerer Eingangssignale zu im Regelfall mehreren unterschiedlichen linguistischen Termen werden dann Steuerungsvorgänge des zu regelnden Systems ausgelöst. Der Bereich, innerhalb dessen sich das Eingangssignal bzw. der Eingangswert bewegen kann, ist in mehrere linguistische Terme unterteilt. Soll beispielsweise eine Regelung in Abhängigkeit der Raum­ temperatur innerhalb eines Bereichs von 0°C bis 50°C erfolgen, so könnte man diesen Temperaturbereich in die drei linguistischen Terme "niedrig", "mittel" und "hoch" unterteilen, wobei z. B. dem linguistischen Term "niedrig" der Temperaturbereich von 0°C bis 25°C, dem linguistischen Term "mittel" der Temperaturbereich von 10°C bis 40°C und dem linguistischen Term "hoch" der Temperaturbereich von 25°C bis 50°C zugeordnet wird. Jedem linguistischen Term ist eine Zugehörigkeitsfunk­ tion zugeordnet, die als semantische Regel des lin­ guistischen Terms bezeichnet wird und die den Grad der Zugehörigkeit eines Eingangssignals, in diesem Fall eines Temperatur-Eingangssignals zu dem betreffenden linguistischen Term beschreibt. Bei diesen Zugehörig­ keitsfunktionen handelt es sich im allgemeinen um Trapez- oder Dreiecksfunktionen, die auf relativ ein­ fache Weise durch analoge oder digitale Schaltungen, die ein derartiges Übertragungsverhalten aufweisen, realisiert werden. Für die Fuzzy-Logik-Regelung günsti­ ger ist es, wenn die Zugehörigkeitsfunktionen jeweils Glockenform haben, da dann der Zusammenhang zwischen der Abweichung eines Eingangssignals vom Maximum und dem Zugehörigkeitsgrad des Eingangssignals zu dieser linguistischen Variablen nicht linear und damit gewich­ tet wäre.

Glockenförmige und trapez- sowie dreieckförmige Zuge­ hörigkeitsfunktionen für Fuzzy-Regelungen sind z. B. in "Clevere Regler schnell entworfen", Prof. Dr.-Ing. Karl Goser, Dipl.-Inform. Hartmut Surmann, Elektronik 6/1992, Seiten 60 bis 68 beschrieben. Aus EP 0 489 913 A1 ist es grundsätzlich bekannt, in einem Fuzzy-Regler die Zugehörigkeitsfunktionen durch Analog-Schaltungen zu realisieren.

In einem Fuzzy-Logik-Controller werden je nach Kom­ plexität der Regelung im allgemeinen 30 bis 300 (syn­ taktische) Regeln realisiert. Für jede Regel sind min­ destens zwei linguistische Terme, also zwei Zugehörig­ keitsfunktionen erforderlich, wenn man einmal davon ausgeht, daß jeder Regel ein Eingangssignal und ein Ausgangssignal zugeordnet sind. Bei beispielsweise 300 realisierten Regeln eines Fuzzy-Logik-Controllers ist es demzufolge nicht ungewöhnlich, daß bis zu 1000 Zuge­ hörigkeitsfunktionen schaltungstechnisch realisiert werden müssen. Bisher wurden den linguistischen Termen zugeordnete glockenförmige Zugehörigkeitsfunktionen schaltungstechnisch dadurch realisiert, daß die Zuge­ hörigkeitsfunktion abschnittsweise durch Dreiecks- oder Trapezfunktionen linearisiert und die einzelnen linea­ ren Abschnitte schaltungstechnisch realisiert wurden. Im Gegensatz zur Glockenfunktion, bei der einem breiten Bereich von Eingangssignalen Zugehörigkeitsgrade von ungleich Null entsprechen, ist der Bereich innerhalb dessen der Zugehörigkeitsgrad ungleich Null ist, bei einer Dreiecks- oder Trapezfunktion, die die Glocken­ funktion nachbilden soll, relativ schmal. Deshalb muß der Wertebereich, innerhalb dessen das bzw. die Ein­ gangssignale liegen können, mit mehr linguistischen Termen besetzt sein, als dies bei glockenförmigen se­ mantischen Regeln der Fall ist, in dem jede linguisti­ sche Variable durch eine Glockenfunktion beschrieben wird. Damit steigt die Reglerkomplexität. Da bei drei­ ecksförmigen bzw. trapezförmigen Zugehörigkeitsfunktio­ nen mehr derartige Funktionen schaltungstechnisch zu realisieren sind als bei glockenförmigen Zugehörig­ keitsfunktionen, ist im Vergleich zur realisierten Regelkomplexität ein größerer Platzbedarf bzw. recht viel Chipfläche erforderlich, wenn der Regler in inte­ grierter Technik aufgebaut wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Analog­ schaltung zur einfachen schaltungstechnischen Realisie­ rung einer im wesentlichen glockenförmigen Zugehörig­ keitsfunktion für einen Fuzzy-Logik-Controller zu schaffen, deren Platzbedarf gering ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Analog-Schaltung vorgeschlagen, die versehen ist mit:

• - einem ersten Differenzverstärker mit zwei Eingän­ gen und einem Ausgang, wobei an dem einen Eingang das Eingangssignal und an dem anderen Eingang eine erste Referenzspannung anlegbar ist,
• - einem zweiten Differenzverstärker mit zwei Eingän­ gen und einem Ausgang, wobei an den einen Eingang das Eingangssignal und an den anderen Eingang eine zweite Referenzspannung anlegbar ist und
• - einer Summierstufe, deren Eingänge mit den Ausgän­ gen der beiden Differenzverstärker verbunden ist und an deren Ausgang das den Grad der Zugehörig­ keit des Eingangssignals zur linguistischen Variable beschreibende Ausgangssignal ausgebbar ist.

Die erfindungsgemäße Analog-Schaltung zur schaltungs­ technischen Realisierung einer Zugehörigkeitsfunktion benötigt nur einige wenige Schaltungseinheiten, nämlich zwei Differenzverstärker und eine Summierstufe. Die Transistoren beider Differenzverstärker werden zur Er­ zeugung eines einer Zugehörigkeitsfunktion entsprechen­ den Übertragungsverhaltens der gesamten Analog-Schal­ tung in Abhängigkeit von dem Eingangssignal, dessen Zugehörigkeitsgrad zum durch die Zugehörigkeitsfunk­ tion repräsentierten linguistischen Term zu ermitteln ist, entweder im Verstärkungsbereich oder im Sätti­ gungsbereich betrieben. An den einen Eingang eines jeden Differenzverstärkers, also an die Basis bzw. das Gate eines der beiden Transistoren eines jeden Diffe­ renzverstärkers wird das Eingangssignal angelegt. An die Basen bzw. Gate der beiden anderen Transistoren der beiden Differenzverstärker werden unterschiedlich Refe­ renzspannungssignale angelegt. Das Ausgangssignal des einen Differenzverstärkers wird zwischen dem Versor­ gungspotential und demjenigen Transistor abgegriffen, dessen Basis bzw. Gate mit dem Eingangssignal der Ana­ log-Schaltung beaufschlagt wird, während das Ausgangs­ signal des anderen Differenzverstärkers zwischen dem Versorgungspotential und demjenigen Transistor abge­ griffen wird, an dessen Basis bzw. Gate die Referenz­ spannung für diesen Differenzverstärker anliegt. Die Übertragungsfunktion des einen Differenzverstärkers ist dabei derart, daß ausgehend von einem Eingangssignal von 0 Volt am Ausgang das Versorgungspotential anliegt und daß die Ausgangsspannung mit steigender Eingangs­ spannung immer stärker abfällt, bis die. Eingangsspan­ nung den Wert der Referenzspannung dieses Differenzver­ stärkers aufweist. Von da ab nimmt der Ausgangsspan­ nungsabfall mit steigender Eingangsspannung zunehmend ab, bis der mit dem Eingangsspannungssignal beauf­ schlagte Transistor schließlich in der Sättigung ist. Die Übertragungsfunktion des anderen Differenzverstär­ kers ist genau invers zu der zuvor beschriebenen Über­ tragungsfunktion, so daß sich durch die Überlagerung in der Summierstufe schließlich eine im wesentlichen glockenförmige Übertragungsfunktion für die gesamte Analog-Schaltung einstellt.

Durch die Wahl der Referenzspannungen kann das Übertra­ gungsverhalten der Analog-Schaltung der Lage der Zuge­ hörigkeitsfunktion eines linguistischen Terms innerhalb des in Betracht zu ziehenden Eingabesignal-Wertebe­ reichs verschoben werden. Der Spannungsunterschied zwischen den beiden Referenzspannungen bestimmt die Breite der Glocke der Zugehörigkeitsfunktion, die mit der Analog-Schaltung nachgebildet werden soll. Damit läßt sich die erfindungsgemäße Analog-Schaltung zur schaltungstechnischen Realisierung jeder beliebigen Art von glockenförmiger Zugehörigkeitsfunktion eines Fuzzy- Logik-Controllers verwenden. Im Rahmen der Erfindung soll deshalb mit "im wesentlichen glockenförmig" zum Ausdruck gebracht werden, daß einerseits mehr oder weniger exakt glockenförmige Zugehörigkeitsfunktionen und andererseits aber auch entartet glockenförmige Funktionen nachgebildet werden. Wird z. B. die Breite der Glockenform beeinflußt, so ähnelt die Glockenform zu kleineren Breiten hin immer stärker einem Dreieck, während sich die Glockenform zu größeren Breiten hin immer noch einer Trapezform annähert.

Aufgrund der nur geringen Anzahl von Schaltungs­ elementen (pro Differenzverstärker sind zwei Wider­ stände, zwei Transistoren und eine Stromquelle erfor­ derlich) benötigt die erfindungsgemäße Analog-Schaltung nur vergleichsweise wenig Platz, weshalb auf einem Chip in integrierter Technik eine Vielzahl von derartigen Schaltungen zur Realisierung von Zugehörigkeitsfunktio­ nen untergebracht werden können.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorge­ sehen, die Summierstufe durch einen Multigate-MOSFET- Transistor mit einem Floating-Gate und zwei davon ge­ trennten Gate-Elektroden zu realisieren, von denen die eine Gate-Elektrode mit dem Ausgang des ersten Diffe­ renzverstärkers und die andere Gate-Elektrode mit dem Ausgang des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist. Bei dem Floating-Gate handelt es sich um eine Schicht aus normalerweise Polysilizium über dem Gate-Gebiet des MOSFET-Transistors. Isoliert zu der Polysiliziumschicht sind über dieser zwei oder noch mehr Polysilizium-Gate- Elektroden angeordnet. Zwischen den Gate-Elektroden und dem Floating-Gate besteht eine kapazitive Kopplung. Vorzugsweise ist die kapazitive Kopplung der beiden Gate- Elektroden mit dem Floating-Gate gleich, was z. B. durch zwei flächenmäßig gleich große Gate-Elektroden erzielt wird. Multigate-MOSFET-Transistoren, wie sie gemäß die­ ser Weiterbildung der Erfindung als Summierstufe für die erfindungsgemäße Analog-Schaltung eingesetzt werden, sind im Stand der Technik bekannt (sogenannte Neuron- MOSFET). Während der Source-Anschluß des Multigate- MOSFET-Transistors mit Massepotential verbunden ist, ist der Drain-Anschluß über einen Lastwiderstand mit dem Versorgungspotential verbunden, das über Widerstände auch an den Drain-Anschlüssen der Transistoren der Dif­ ferenzverstärker anliegt. Zwischen dem Drain-Anschluß des Multigate-MOSFET-Transistors und dem Lastwiderstand wird das Ausgangssignal der Analog-Schaltung abgegrif­ fen. Durch entsprechende Wahl des Lastwiderstandes läßt sich die Steilheit der Glocken-Übertragungsfunktion der erfindungsgemäßen Analog-Schaltung einstellen.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Analog-Schaltung zwei Pegelverschiebungsstufen auf, mit denen die Pegel der Ausgangssignale der beiden Differenzverstärker ver­ schoben werden können. Die Pegelverschiebungsstufen sind jeweils zwischen die Ausgänge der beiden Differenzver­ stärker und die Eingänge der Summierstufe geschaltet.

Die erfindungsgemäße Analog-Schaltung zur schaltungs­ technischen Realisierung von Zugehörigkeitsfunktionen eines Fuzzy-Logik-Controllers zeichnet sich durch ihren geringen Platzverbrauch aus, da sie lediglich zwei Dif­ ferenzverstärker und eine Summierstufe beinhaltet.

Ferner wird mit der erfindungsgemäßen Schaltung die für die Fuzzy-Logik günstige Glockenfunktion exakt reali­ siert, d. h. ohne Annäherung durch abschnittsweise Linea­ risierung o. dgl. Die Tatsache, daß mit der Erfindung glockenförmige Zugehörigkeitsfunktionen schaltungstech­ nisch realisiert werden und diese schaltungstechnische Realisierung platzsparend ist, hat insgesamt einen sich verstärkenden Effekt auf die Platzersparnis zur Folge. Bei glockenförmigen Zugehörigkeitsfunktionen sind näm­ lich weniger linguistische Variablen erforderlich als bei zu ihrer Nachbildung bisher verwendeten trapez- oder dreiecksförmigen Zugehörigkeitsfunktionen, da die Glockenfunktion über einen weitaus größeren Eingangs­ signalbereich Zugehörigkeitsgrade ungleich Null liefert. Glockenförmige Zugehörigkeitsfunktionen können also die Komplexität des Reglers herabsetzen, da weniger seman­ tische Regeln und damit im allgemeinen auch weniger syn­ taktische Regeln erforderlich sind. Da mit der erfin­ dungsgemäßen Schaltung der Platzbedarf pro Zugehörig­ keitsfunktion sinkt und weniger linguistische Variablen bzw. weniger semantische Regeln erforderlich sind, ver­ ringert sich insgesamt der Platzbedarf für den gesamten Fuzzy-Logik-Controller nochmals.

Durch entsprechende Wahl der Referenzspannungspotentiale für die Differenzverstärker läßt sich die Übertragungs­ funktion der Analog-Schaltung entsprechend der Lage der zu realisierenden Zugehörigkeitsfunktion innerhalb des Spannungsbereichs, in dem Eingangsspannungen zu erwarten sind, beliebig verschieben. Die Breite der glockenförmi­ gen Übertragungsfunktion läßt sich durch entsprechende Wahl der Differenz der beiden Referenzspannungen ein­ stellen. Über den in Reihe mit dem Multigate-MOSFET- Transistor geschalteten Lastwiderstand läßt sich die Steilheit der Flanken der Glockenfunktion einstellen. Um die Übertragungsfunktion der Analog-Schaltung spannungs­ pegelmäßig zu verschieben, können vor die Summierstufe den Differenzverstärkern jeweils zugeordnete Pegelver­ schiebungsstufen geschaltet werden.

Die erfindungsgemäße Analog-Schaltung ist spannungs- und nicht stromgesteuert, weshalb der Fan-Out derartiger Schaltungen wesentlich größer ist als bei stromgesteuer­ ten Schaltungen.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zei­ gen:

Fig. 1 das Schaltbild einer Analog-Schaltung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Diagramm mit den graphischen Darstellungen für die Übertragungsfunktionen der beiden Dif­ ferenzverstärker und der Gesamtübertragungsfunk­ tion der Analog-Schaltung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist das Schaltbild einer Analog-Schaltung zur schaltungstechnischen Realisierung einer Zugehörig­ keitsfunktion einer linguistischen Variablen ent­ sprechenden Übertragungsfunktion für einen Fuzzy-Logik- Controller dargestellt. Die Schaltung 10 gibt ein Aus­ gangssignal V_OUT aus, das den Grad der Zugehörigkeit des Eingangssignals V_i zur linguistischen Variablen, deren Zugehörigkeitsfunktion durch das Übertragungsverhalten der Analog-Schaltung 10 beschrieben wird, darstellt. Die Analog-Schaltung 10 besteht aus zwei Differenzverstär­ kern 12, 14, zwei Pegelverschiebungsstufen 16, 18 und einer Summierstufe 20. Am Eingang 22 der Analog-Schal­ tung 10 liegt das Eingangssignal V_i an, dessen Zuge­ hörigkeitsgrad zur linguistischen Variablen, deren Zuge­ hörigkeitsfunktion durch das Übertragungsverhalten der Analog-Schaltung 10 nachgebildet wird, ermittelt werden soll. Jeder Differenzverstärker 12, 14 weist eine Strom­ quelle 24, 26, zwei zueinander parallelgeschaltete und mit der Stromquelle in Reihe geschaltete Transistoren M1, M2 bzw. M4, M5 und zwei Widerstände R1, R2 bzw. R3, R4 auf. Die Stromquellen sind durch Transistoren M3, M6 rea­ lisiert, deren Source-Anschlüsse mit einem Spannungs­ potential V_ss und deren Gate-Anschlüsse mit einem Span­ nungspotential V_gg verbunden sind. Die Source-Anschlüsse der beiden MOSFET-Transistoren M1, M2 des ersten Diffe­ renzverstärkers 12 sind mit dem Drain-Anschluß des MOSFET-Transistors M3 verbunden, während die Drain-An­ schlüsse der Transistoren M1, M2 über die Widerstände R1 bzw. R2 mit dem Versorgungsspannungspotential V_dd ver­ bunden sind. An dem den einen Eingang 28 des ersten Dif­ ferenzverstärkers 12 darstellenden Gate-Anschluß des MOSFET-Transistors M1 liegt eine erste Referenzspannung V_r1 an. Der den anderen Eingang 30 bildende Gate-An­ schluß des zweiten MOSFET-Transistors M2 des ersten Dif­ ferenzverstärkers 12 ist mit dem Eingang 22 der Analog- Schaltung 10 verbunden. An dem Drain-Anschluß des MOSFET-Transistors M2, an dessen Gate-Anschluß die Ein­ gangsspannung V_i anliegt, wird das Ausgangssignal V_outM2 abgegriffen; der Source-Anschluß des MOSFET-Transistors M2 ist der Ausgang 32 des ersten Differenzverstärkers 12.

Die interne Verbindung der Widerstände R3 und R4 mit den MOSFET-Transistoren M4 und M5 sowie deren Verbindung mit dem die Stromquelle 26 darstellenden MOSFET-Transistor M6 des zweiten Differenzverstärkers 14 sind entsprechend den internen Verbindungen des ersten Differenzverstär­ kers 12, die zuvor beschrieben sind. Der Gate-Anschluß des MOSFET-Transistors M4 ist dabei der eine Eingang 34 und der Gate-Anschluß des MOSFET-Transistors M5 der andere Eingang 36 des zweiten Differenzverstärkers 14. Im Unterschied zum ersten Differenzverstärker 12 wird das Ausgangssignal V_outM5 des zweiten Differenzverstär­ kers 14 am Drain-Anschluß desjenigen MOSFET-Transistors M5 abgegriffen, an dessen Gate-Anschluß die (zweite) Referenzspannung für diesen Differenzverstärker 14 an­ liegt. Dieser Drain-Anschluß des MOSFET-Transistors M5 ist also der Ausgang 38 des zweiten Differenzverstärkers 14. Die Einzelübertragungsfunktionen der beiden Diffe­ renzverstärker 12 und 14 sind Fig. 2 zu entnehmen, in der die Ausgangsspannungen V_outM2 und V_outM5 an den Aus­ gängen 32 bzw. 38 in Abhängigkeit von der Eingangsspan­ nung V_i graphisch dargestellt sind. In der Grafik gemäß Fig. 2 sind auch die Referenzspannungen V_r1 und V_r2 der beiden Differenzverstärker 12, 14 dargestellt. Anhand des Einzelübertragungsverhaltens ist deutlich zu erkennen, daß die einzelnen Transistoren der beiden Differenzver­ stärker 12, 14 sowohl im Sättigungsbereich als auch im Verstärkungsbereich betrieben werden, um die gewünschten Übertragungsfunktionen realisieren zu können.

Die Ausgangssignale der beiden Differenzverstärker 12, 14 werden den Pegelverschiebungsstufen 16, 18 zugeführt, wobei das Ausgangssignal V_outM2 des ersten Differenzver­ stärkers der Pegelverschiebungsstufe 16 und das Aus­ gangssignal V_outM5 des zweiten Differenzverstärkers 14 der Pegelverschiebungsstufe 18 zugeführt wird. Jede Pegelverschiebungsstufe 16, 18 weist zwei MOSFET-Tran­ sistoren M7, M8 bzw. M9, M10 auf, von denen die Transisto­ ren M8 und M10 mit ihren Source-Anschlüssen mit dem Potential V_ss und mit ihren Gate-Anschlüssen an dem Potential V_gg angeschlossen sind. Die Gate-Anschlüsse der MOSFET-Transistoren M7 und M9 sind mit den Ausgängen 32 und 38 des ersten bzw. des zweiten Differenzverstär­ kers 12, 14 verbunden. Die beiden MOSFET-Transistoren jeder Pegelverschiebungsstufe 16, 18 liegen in Reihe zwischen den Spannungspotentialen V_dd und V_ss.

Die hinter den Pegelverschiebungsstufen 16, 18 angeord­ nete Summierstufe 20 weist einen Multigate-MOSFET-Tran­ sistor 40 mit einem floatenden Gate 42 und zwei kapazi­ tiv mit diesem gekoppelten Gate-Elektroden 44 auf. Der Source-Anschluß des MOSFET-Transistors 32 ist mit Masse verbunden, während der Drain-Anschluß über einen Last­ widerstand R_LOAD mit dem Spannungspotential V_dd verbun­ den ist. Am Source-Anschluß des MOSFET-Transistors 32 wird das Ausgangssignals V_OUT am Ausgang 46 der Analog- Schaltung 10 abgegriffen. Bei dem Multigate-MOSFET-Tran­ sistor 40 handelt es sich um einen sogenannten Neuron- MOSFET-Transistor mit zwei Gate-Elektroden 44, deren kapazitive Kopplungen mit dem floatenden Gate 42 gleich sind. Die beiden Gate-Elektroden 44 sind hierbei flächenmäßig gleich groß und im gleichen Abstand zum floatenden Gate 42 angeordnet. Aufgrund der Pegelver­ schiebungsstufen 16, 18 und der Summierstufe 20 ergibt sich als Überlagerung der Einzelübertragungsfunktionen der beiden Differenzverstärker 12, 14 die in Fig. 2 mit V_OUT bezeichnete Gesamtübertragungsfunktion. Bei dieser Übertragungsfunktion handelt es sich um eine "umgekehr­ te" Glockenfunktion, die für Eingangssignale V_i, die gleich den Referenzspannungen V_r1 und V_r2 sind, die Ein­ zelübertragungsfunktionen der beiden Differenzverstärker 12, 14 schneidet (s. Fig. 2). Vom Neuron-MOSFET-Tran­ sistor 40 ist es abhängig, wie groß das Ausgangssignal V_OUT (V_i) in Abhängigkeit von dem Eingangssignal V_i ab­ solut ist. Wie man Fig. 2 entnehmen kann, muß es sich bei dem Ausgangssignal V_OUT nicht notwendigerweise um die Summe der beiden Differenzverstärker-Ausgangssignale V_outM2 und V_outM5 handeln.

Durch entsprechende Wahl der Referenzspannungen V_r1 und V_r2 kann die Lage der Glocke der Übertragungsfunktion der Analog-Schaltung 10 längs der V_i-Achse des Diagramms gemäß Fig. 2 verschoben werden. Damit läßt sich die Übertragungsfunktion der Analog-Schaltung 10 an die ein­ zelnen Zugehörigkeitsfunktionen der linguistischen Terme lagemäßig anpassen. Der Spannungsabstand zwischen den beiden Referenzspannungen V_r1 und V_r2 bestimmt die Brei­ te der Glocke der Übertragungsfunktion. Schließlich kann durch Variation des Lastwiderstandes R_LOAD die Steilheit der Glocke eingestellt werden. Durch die Pegelverschie­ bungsstufen 16 und 18 lassen sich die Einzelübertra­ gungsfunktionen der Differenzverstärker 12, 14 und damit die Gesamtübertragungsfunktion der Analog-Schaltung 10 nach oben bzw. nach unten verschieben.

Bei den obigen Überlegungen ist von den (idealisierten) Voraussetzungen ausgegangen worden, daß die MOSFET-Tran­ sistoren M1, M2, M4 und M5 das gleiche Transistordesign, also die gleichen identischen Eigenschaften aufweisen. Ebenso verhält es sich mit den Stromquellen-Transistoren M3 und M6, die identisch zueinander sind. Die Wider­ stände R1 bis R4 weisen die gleiche Größe und das gleiche Design auf. Ferner sind die MOSFET-Transistoren M7 und M9 identisch, während die MOSFET-Transistoren M8 und M10 zueinander identisch sind.

Claims (4)

1. Analog-Schaltung für eine im wesentlichen glocken­ förmige Zugehörigkeitsfunktion für einen Fuzzy- Logik-Controller zur Ausgabe eines den Grad der Zugehörigkeit eines Eingangssignals zu einer lin­ guistischen Variable beschreibenden Ausgangssig­ nals, mit

• - einem ersten Differenzverstärker (12) mit zwei Eingängen (28, 30) und einem Ausgang (32), wobei an dem einen Eingang (30) das Eingangssignal (V_i) und an dem anderen Eingang (28) eine erste Referenzspannung (V_r1) anlegbar ist,
• - einem zweiten Differenzverstärker (14) mit zwei Eingängen (34, 36) und einem Ausgang (38), wobei an den einen Eingang (34) das Eingangssignal (V_i) und an den anderen Eingang (36) eine zwei­ te Referenzspannung (V_r2) anlegbar ist und
• - einer Summierstufe (20), deren Eingänge (Gate- Elektroden 44) mit den Ausgängen (32, 38) der beiden Differenzverstärker (12, 14) verbunden ist und an deren Ausgang (46) das den Grad der Zugehörigkeit des Eingangssignals (V_i) zur lin­ guistischen Variablen beschreibende Ausgangs­ signal (V_OUT) ausgebbar ist.

2. Analog-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Summierstufe (20) einen Multi­ gate-MOSFET-Transistor (40) mit einem Floating- Gate (42) und zwei Gate-Elektroden (44) aufweist, von denen die eine Gate-Elektrode (44) mit dem ersten Differenzverstärker (12) und die andere Gate-Elektrode mit dem zweiten Differenzverstärker (14) verbunden ist.

3. Analog-Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die kapazitive Kopplung der beiden Gate-Elektroden (44) mit dem Floating-Gate (42) gleich ist.

4. Analog-Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgängen (32, 38) der beiden Differenzverstärker (12, 14) und den Eingängen (Gate-Elektroden 44) der Summierstufe (20) jeweils eine Pegelverschiebungsstufe (16, 18) zum Verschieben der Pegel der Signale an den Aus­ gängen (32, 38) der beiden Differenzverstärker (12, 14) geschaltet sind.