RU1772808C - Function generator - Google Patents

Function generator

Info

Publication number
RU1772808C
RU1772808C SU904811459A SU4811459A RU1772808C RU 1772808 C RU1772808 C RU 1772808C SU 904811459 A SU904811459 A SU 904811459A SU 4811459 A SU4811459 A SU 4811459A RU 1772808 C RU1772808 C RU 1772808C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
operational amplifier
output
converter
switch
Prior art date
Application number
SU904811459A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Юрьевич Сергеев
Максим Юрьевич Парамонов
Анна Вольдмировна Парамонова
Юрий Анатольевич Двораковский
Али Сулейманович Юссеф
Original Assignee
Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции filed Critical Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority to SU904811459A priority Critical patent/RU1772808C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1772808C publication Critical patent/RU1772808C/en

Links

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

Функциональный преобразователь относитс  к измерительной технике и может быть использован при построении систем автоматизированного контрол . Сущность изобретени : функциональный преобразователь содержит операционный усилитель, интегрирующий конденсатор, два коммутатора , две группы запоминающих конденсаторов , блок выборки-хранени , блок управлени . 1 ил.Functional transducer relates to measuring technique and can be used in the construction of automated control systems. SUMMARY OF THE INVENTION: A functional converter comprises an operational amplifier integrating a capacitor, two switches, two groups of storage capacitors, a sample-storage unit, and a control unit. 1 ill.

Description

Изобретение относитс  к области информационно-измерительной техники, в ча- стности,кфункциональнымThe invention relates to the field of information measurement technology, in particular, to functional

преобразовател м, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем.transducers m, and can be used in the construction of information-measuring systems.

Известны функциональные преобразователи , используемые в информационно-измерительной технике (см., например, авт. свидетельство СССР №№ 661525, G 05 F 1/44, 1979 г., 1191892. G 05 F 1/44, 1985 г.; положительное решение от 5.04.89 по за вке № 4609227/24.Functional converters used in information measurement technology are known (see, for example, USSR Authors Certificate No. 661525, G 05 F 1/44, 1979, 1191892. G 05 F 1/44, 1985; positive decision dated 04/05/89 by application No. 4609227/24.

Устройство, описанное в авт. свид. Мг 661525, содержит интегратор, ключи, нелинейный преобразователь кода во временные интервалы, блок управлени . Входной величиной в этом устройстве служит код, а выходной - напр жение Это обусловлено тем, что входной код преобразуетс  в промежуточную величину - временные интервалы , физическа  реализаци  которых св зана с созданием пр моугольных импульсов , обладающих неидеальным фронтом и спадом. Снижение погрешности от неидеальностн формируемых импульсов св зано с увеличением их длительности. В результате, это устройство обладает низким быстродействием, что  вл етс  его важным недостатком. Устройство, описанное в авт. свид. № 1191892, содержит операционный усилитель, конденсаторы, коммутаторы и блок управлени . Входной величиной данного устройства служит цифровой код, а выходной - переменное напр жение сложной формы, сформированное с помощью кусочно-ступенчатой аппроксимации. Это устройство может быть использовано дл  масштабного преобразовател  напр жени  пропорционально коэффициенту, наход щемус  в нелинейной зависимости от входной величины, однако оно обладает низким быстродействием, св занным с необходимостью промежуточного преобразовани  входного кода в интервалы времени, т, е. с формированием пр моугольных импульсов,The device described in ed. testimonial. Mg 661525, contains an integrator, keys, a nonlinear code converter in time intervals, a control unit. The input value in this device is the code, and the output value is the voltage. This is due to the fact that the input code is converted to an intermediate value - time intervals, the physical realization of which is associated with the creation of rectangular pulses having an imperfect edge and a fall. A decrease in the error from imperfectly generated pulses is associated with an increase in their duration. As a result, this device has a low speed, which is its important disadvantage. The device described in ed. testimonial. No. 1191892, contains an operational amplifier, capacitors, switches, and a control unit. The input value of this device is a digital code, and the output is an alternating voltage of complex shape formed by piecewise-step approximation. This device can be used for a scaled voltage converter proportionally to a coefficient that is nonlinear depending on the input quantity, however, it has a low speed associated with the need to intermediate convert the input code into time intervals, i.e., with the formation of rectangular pulses

СПJoint venture

XIXi

XI ГО 00XI GO 00

оabout

0000

неидеальность фронтов и спадов которых ограничивает возможности по уменьшению их длительности, а следовательно, увеличение быстродействи  устройства. Это  вл етс  его недостатком.the imperfection of fronts and slopes which limits the ability to reduce their duration, and therefore, increase the speed of the device. This is its disadvantage.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство (полож. реш. от 5,04.89 по за вке № 4609227/24;. Это устройство содержит операционный усилитель , интегрирующий конденсатор, два коммутатора, две матрицы конденсаторов и блок управлени . Это устройство может использоватьс  как функциональный масштабный преобразователь, реализующий функцию потенционировани  - обратную логарифмированию, однако оно не учитывает наличие на входе усилител  напр жени  смещению. Предположим, что перед началом преобразовани  напр жение на выходе операционного усилител  было равно Uo, a напр жение на входе операционного усилител  составл ет 11См. Тогда после окончани  первого цикла напр жение на выходе устройства станет равнымThe closest in technical essence is the device (pos. Resolution from 5.04.89, application No. 4609227/24;. This device contains an operational amplifier integrating a capacitor, two switches, two capacitor arrays and a control unit. This device can be used as a functional scale converter that implements the potentiation function is the inverse of the logarithm, but it does not take into account the bias voltage at the input of the amplifier. Suppose that before starting the conversion, the voltage at the output the amplifier was equal to Uo, and the voltage at the input of the operational amplifier is 11 cm. Then, after the end of the first cycle, the voltage at the output of the device becomes

(Ux + UcM)CNiv(Ux + UcM) CNiv

пP

, CN2 UxCNj CnCn, CN2 UxCNj CnCn

где Cn емкость конденсатора 2,where Cn is the capacitance of capacitor 2,

Ux - напр жение на входе устройства, С N2Ux - voltage at the input of the device, С N2

+ U00+ U00

После окончани  2-го цикла (Ux +UCM)CNiAfter the end of the 2nd cycle (Ux + UCM) CNi

UU

СпCn

(1-tQh (1-tQh

После окончани  n-го циклаAfter the end of the nth cycle

(UX + UCM)CN; ft(UX + UCM) CN; ft

unun

cncn

J 1J 1

H,n.H, n.

Воспользовавшись формулами дл  геометрической прогрессии с IQ I 1 , получимUsing the formulas for geometric progression with IQ I 1, we obtain

N1 N1

U,.U ,.

- Un(Ux+UCM)- Un (Ux + UCM)

I- ,аI-, and

N2N2

Следовательно, повышение точности преобразовани  св зано с уменьшением UCM, принимающего неизвестные значени . Это св зано с использованием высокоточных операционных усилителей, однако добитьс  полного устранени  исм невозможно и поэтому мы можем написать, что значени  функционала данного устройстваTherefore, an increase in conversion accuracy is associated with a decrease in UCM assuming unknown values. This is due to the use of high-precision operational amplifiers, however, it is impossible to completely eliminate the ISM and therefore we can write that the functional values of this device

f(Ni. N2, Ux, AT, At, 1см),f (Ni. N2, Ux, AT, At, 1cm),

где AT - изменение времени,where AT is the change in time,

At - изменение температуры, I - напр жение смещени At - temperature change, I - bias voltage

принимает не конкретное скал рное значение , а попадает в интервал. Это  вл етс  недостатком устройства.assumes not a specific scalar value, but falls into the interval. This is a disadvantage of the device.

Целью насто щего изобретени   вл ет5 с  повышение точности функционального преобразовател .An object of the present invention is to improve the accuracy of a functional converter.

Функциональный преобразователь (см. чертеж) содержит операционный усилитель 1, неинвертирующий вход которого подклю10 чен к общей шине устройства, интегрирующий конденсатор 2, перва  обкладка которого подключена к инвертирующему входу операционного усилител  1, коммутатор 3, подключенный первым входом к ана15 лотовому входу устройства, матрицу конденсаторов 4, подключенную первыми обкладками своих конденсаторов к выходам коммутатора 3, коммутатор 5, выходы которого подключены к первым обкладкам кон20 денсаторов матрицы б, и блок управлени  7, подключенный к цифровому входу устройства , первыми выходами подключен к входам управлени  коммутатора 3, а вторыми выходами подключен к входам управлени  ком25 мутатора 5, ключ 8, подключенный к первой обкладке интегрирующего конденсатора 2 и к инвертирующему входу операционного усилител  1, а также к выходу операционного усилител  1, ключ 9, подключенный коThe functional converter (see the drawing) contains an operational amplifier 1, the non-inverting input of which is connected to the device’s common bus, an integrating capacitor 2, the first cover of which is connected to the inverting input of the operational amplifier 1, switch 3, connected to the analog input of the device by the first input, a matrix capacitors 4, connected by the first plates of their capacitors to the outputs of the switch 3, switch 5, the outputs of which are connected to the first plates of the capacitors of the matrix b matrix20, and the unit is controlled and 7, connected to the digital input of the device, the first outputs are connected to the control inputs of switch 3, and the second outputs are connected to control inputs of switch 25 of switch 5, key 8 is connected to the first lining of the integrating capacitor 2 and to the inverting input of the operational amplifier 1, as well as to the output of the operational amplifier 1, key 9, connected to

30 второй обкладке интегрирующего конденсатора 2, а также к выходу операционного усилител  1, вторые входы коммутаторов 3 и 5 подключены к общей шине устройства, входы управлени  ключей 8 и 9 подключены30 to the second lining of the integrating capacitor 2, as well as to the output of the operational amplifier 1, the second inputs of the switches 3 and 5 are connected to the device’s common bus, the control inputs of the keys 8 and 9 are connected

35 к третьему выходу блока управпени  7, а блок выборки-хранени  10 подключен к выходу операционного усилител  1, к аналоговому выходу функционального преобразовател  и к коммутатору 5 и к чет40 вертому выходу блока управлени .35 to the third output of the control unit 7, and the sample-storage unit 10 is connected to the output of the operational amplifier 1, to the analog output of the functional converter and to the switch 5 and to the fourth output of the control unit.

Примером построени  блока управлени  7 может служить совокупность включен- ных последовательно генератора 11, счетчика импульсов 12, дешифратора 13 иAn example of the construction of the control unit 7 can serve as a set of series-connected generator 11, pulse counter 12, decoder 13 and

45 схем совпадени  14, а также дешифратора 15 с соответствующими св з ми.45 matching patterns 14, as well as a decoder 15 with associated links.

По команде Старт счетчик начинает подсчитывать импульсы генератора 11, Дешифратор 13, дешифриру  состо ни  счет50 чика 12, формирует импульсы управлени  Ф1, Ф2, ФЗ, Ф4, поступающие на схемы совпадени  14 и на управл ющие входы ключей 9 и 10 и управл ющий вход блока выборки-хранени . На схемы совпадени By the Start command, the counter starts counting the pulses of the generator 11, the Decoder 13, decrypts the state of the counter 50 of the counter 12, generates control pulses F1, Ф2, ФЗ, Ф4, which arrive at the matching circuit 14 and at the control inputs of the keys 9 and 10 and the control input of the block sample storage. On match patterns

55 поступает также выходной код дешифратора 15,  вл ющийс  результатом нелинейного преобразовани  входного кода устройства. Импульсы с выхода схем совпадени  14 поступают на коммутаторы 3 и 5, осуществл ющие подключение конденсатеров матриц 4 и 6, соответственно к аналоговому входу устройства (матрицу 4) и к выходу блока выборки-хранени  8,  вл ющимс  аналоговым выходом прибора, Процесс преобразовани  предлагаемого устройства состоит из нескольких одинаковых циклов. Цикл начинаетс  с того, что дешифратор вырабатывает сигнал Ф1, поступающий на вход дешифратора 15. По этому сигналу дешифратор выдает код, замыкающий ключи группы Б. Сигнал Ф1 также замыкает ключ 9 и размыкает ключ 10. В результате, операционный усилитель 1 превращаетс  в повторитель напр жени , а разомкнутый ключ 10 преп тствует разр ду конденсатора 2. Конденсаторы матриц 1 и 6. подключенные одной обкладкой к инвертирующему входу операционного усилител , а другой к общей шине устройства зар жаютс  до UCM - напр жени  смещени  на входе операционного усилител  1. По сигналу Ф2 конденсаторы матрицы 4, выбранные дешифратором 15 и схемами совпадени  14 подключаютс  одной пластиной к аналоговому входу прибора, а другой к инвертирующему входу операционного усилител  1.Т. к. конденсаторы матрицы 4 были зар жены до напр жени  1)См. то по сигналу Ф2 они перезар жаютс  до напр жени  UX-UCM. В результате перезар д св зан с изменением зар да, равного UXC4, где СА суммарна  емкость подключенных конденсаторов матрицы 4, и не зависит от UCM. Зтот зар д передаетс  на интегрирующий конденсатор 2. Аналогично по сигналу ФЗ на интегрирующий конденсатор 2 передаетс  зар д UeuxCe, где Сб суммарна  емкость подключенных конденсаторов матрицы 6. По сигналу Ф4 происходит выборка выходного напр жени  операционного усилител  1.55, the output code of the decoder 15, which is the result of non-linear conversion of the input code of the device, is also received. The pulses from the output of matching circuits 14 are supplied to the switches 3 and 5, which connect the matrix capacitors 4 and 6, respectively, to the analog input of the device (matrix 4) and to the output of the sample-storage unit 8, which is the analog output of the device, The conversion process of the proposed device consists of several identical cycles. The cycle starts with the fact that the decoder generates the signal F1, which is input to the decoder 15. At this signal, the decoder gives a code that closes the keys of group B. The signal F1 also closes the key 9 and opens the key 10. As a result, the operational amplifier 1 turns into a repeater open key 10 prevents the discharge of capacitor 2. Matrix capacitors 1 and 6. connected by one plate to the inverting input of the operational amplifier, and the other to the device common bus are charged to UCM - bias voltage at the input of the operation Nogo amplifier 1. On signal F2 matrix capacitors 4 selected decoder 15 and coincidence circuit 14 are coupled to one plate of an analog input device, and the other to the inverting input of the operational amplifier 1.T. k. capacitors of matrix 4 were charged to voltage 1) See then, at signal F2, they recharge to voltage UX-UCM. As a result, recharging is associated with a change in charge equal to UXC4, where CA is the total capacitance of the connected capacitors of matrix 4, and is independent of UCM. This charge is transferred to the integrating capacitor 2. Similarly, by the signal ФЗ, the charge UeuxCe is transferred to the integrating capacitor 2, where Sat is the total capacitance of the connected capacitors of the matrix 6. The signal F4 selects the output voltage of the operational amplifier 1.

Емкости конденсаторов каждой из матриц 4 и 6 соотнос тс  между собой, например , как веса разр дов двоичного числа, т, е. они могут быть равными 2°С, 2 С,...2 С, где С - емкость конденсатора соответствующего разр ду минимального веса. Таким образом, если на вход устройства поступают коды Ni и N2, которые дешифратором 15 преобразуютс  соответственно в коды М{ и N2, управл ющие непосредственно коммутаторами 3 и 5, то суммарные зар ды передаваемые матрицами 4 и 6 конденсатору 2 в этом случае равныThe capacitances of the capacitors of each of the matrices 4 and 6 are related to each other, for example, as the weights of the bits of a binary number, i.e., they can be equal to 2 ° С, 2 С, ... 2 С, where С is the capacitance of the capacitor of the corresponding bit do minimum weight. Thus, if codes Ni and N2 are received at the input of the device, which are converted by decoder 15 into codes M {and N2, respectively, which directly control switches 3 and 5, then the total charges transferred by matrices 4 and 6 to capacitor 2 are equal in this case

2 ai2M UxCNi. i - 1 2 ai2M UxCNi. i - 1

.xC f; bi2M lWCN12,.xC f; bi2M lWCN12,

i - 1i - 1

где ai и bi - значени  двоичных цифр 1-х разр дов кодов Ni и N2 соответственно.where ai and bi are the binary digits of the 1st digits of the codes Ni and N2, respectively.

Предположим, перед началом преобразовани  напр жение на выходе операцион- ного усилител  1 было равно U0. Тогда после окончани  первого цикла напр жение на выходе устройства станет равнымSuppose that before starting the conversion, the voltage at the output of the operational amplifier 1 was equal to U0. Then, after the end of the first cycle, the voltage at the output of the device becomes equal

lu-n + .. С N2 lu-n + .. With N2

U14J°+ Cn U14J ° + Cn

UxCNiUxCNi

гдеО 1Cn С N2where O 1Cn With N2

СпCn

+ UoQ+ UoQ

, Cn - емкость конденсатора 2., Cn is the capacitance of capacitor 2.

После окончани  n-го циклаAfter the end of the nth cycle

Ux С NI Ј, „j-1м,Ux С NI Ј, „j-1m,

Un р 2j Q + UoO .Un p 2j Q + UoO.

-n j 1-n j 1

где j - пор дковый номер цикла, ,n.where j is the sequence number of the cycle,, n.

Воспользовавшись известными формулами дл  геометрической прогрессии, запишем выражение дл  определени  выходного напр жени  устройства после окончани  переходного процесса, в установившемс  режимеUsing the well-known formulas for geometric progression, we write an expression to determine the output voltage of the device after the end of the transient process, in steady state

NiNi

U.U.

N N

i-I i-i

30Чтобы оценить выигрыш в точности преобразовани  рассмотрим пример. Пусть в качестве операционного усилител  вз т 544УД2А, имеющий температурный дрейф TKUcM 50 мкВ/°С, в процессе работы тем35 пература изменилась на 30°С, ,1 В. У прототипа мы получили бы относительную погрешность30 To evaluate the gain in conversion accuracy, consider an example. Suppose we took 544UD2A as an operational amplifier, having a temperature drift of TKUcM 50 μV / ° С, during operation, the temperature changed by 30 ° С,, 1 V. For the prototype, we would get a relative error

(ивх+иСм)(-иВых+иСм)Сб, С 2 исм СА(IIH + ISM) (- IOut + ISM) Sat, C 2 ISM SA

UU

uf uf

CgCg

у - .y -.

UxUx

В этой погрешности мы не учитываем временной дрейф, который внес бы еще погрешность . Изобретение обеспечило функциональномупреобразователю существенное увеличение точности преобразовани , так как его выходное нзпр же- ние инвариантно к напр жению смещени  операционного усилител , которое в значительной мере зависит от температуры внешней среды.In this error, we do not take into account the time drift, which would introduce an error as well. The invention provided the functional converter with a significant increase in conversion accuracy, since its output voltage is invariant to the bias voltage of the operational amplifier, which largely depends on the ambient temperature.

Claims (1)

Формула изобретени  Функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине преобразовател , интегрирующий конденсатор, перва  обкладка которого подключена к инвертирующему входу операционного усилител , первый коммутатор , подключенный первым информационным входом к информационному входу преобразовател , первую группу запомина- ющих конденсаторов, первые обкладки запоминающих конденсаторов которой подключены к выходам первого коммутатора , второй коммутатор, выходы которого подключены к первым обкладкам запомина- ющих конденсаторов второй группы, управ- л ющие аходы первого и второго коммутаторов соединены с соответствующими выходами блока управлени , вход которого соединен с управл ющим входом преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены первый и второй ключи, блок вы I/j j-борки-хранени , выход которого,  вл ющийс  выходом преобразовател , соединен с первым входом второго коммутатора, выход операционного усилител  соединен с информационным входом блока выборки- хранени  и с первыми выводами первого и второго ключей, второй вывод первого ключа соединен с второй обкладкой интегрирующего конденсатора, инвертирующий вход операционного усилител  подключен к второму выводу второго ключа и к вторым обкладкам запоминающих конденсаторов первой и второй групп, вторые информационные входы коммутаторов подключены к шине нулевого потенциала, а управл ющие входы блока выборки-хранени , первого и второго ключей подключены к соответствующим выходам блока управлени .SUMMARY OF THE INVENTION A functional converter comprising an operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to a common bus of the converter, an integrating capacitor, the first lining of which is connected to the inverting input of the operational amplifier, the first switch connected to the information input of the converter by the first information input, the first group of storage capacitors, the first plates of the storage capacitors which are connected to the outputs of the first switch, the second switch, you the passages of which are connected to the first plates of the storage capacitors of the second group, the control inputs of the first and second switches are connected to the corresponding outputs of the control unit, the input of which is connected to the control input of the converter, characterized in that, in order to increase accuracy, into it the first and second keys are entered, an I / j junction box, the output of which, which is the output of the converter, is connected to the first input of the second switch, the output of the operational amplifier is connected to the information input of the block storage and samples with the first outputs of the first and second keys, the second output of the first key is connected to the second plate of the integrating capacitor, the inverting input of the operational amplifier is connected to the second terminal of the second key and to the second plates of the storage capacitors of the first and second groups, the second information inputs of the switches are connected to the zero potential bus, and the control inputs of the fetch-storage unit, the first and second keys are connected to the corresponding outputs of the control unit.
SU904811459A 1990-04-09 1990-04-09 Function generator RU1772808C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904811459A RU1772808C (en) 1990-04-09 1990-04-09 Function generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904811459A RU1772808C (en) 1990-04-09 1990-04-09 Function generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1772808C true RU1772808C (en) 1992-10-30

Family

ID=21506766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904811459A RU1772808C (en) 1990-04-09 1990-04-09 Function generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1772808C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1191892,кл. G 05 F1/44, 1935. Авторское свидетельство СССР (положит, решение по з-ке № 4609227/24, G 06 G 7/26, 1S38r. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0169535A2 (en) Analog to digital converter
US3188624A (en) A/d converter
CA1194238A (en) Integratable d/a converter
RU1772808C (en) Function generator
SU468590A1 (en) Beam position transformer
SU440788A1 (en) Voltage transducer
SU702515A1 (en) A-d converter
SU1241142A1 (en) Frequency discriminator
JP2955733B2 (en) A / D converter for charge signal
SU783982A1 (en) Analogue-digital converter
SU834892A1 (en) Analogue-digital converter
SU720513A1 (en) Analog memory
SU1449913A1 (en) Apparatus for measuring signals of bridge-type transducers
SU1698813A1 (en) Integrating digital voltmeter
SU765767A1 (en) Ultrasonic device for measuring distances
SU828405A1 (en) Analogue-digital converter
SU682845A1 (en) Digital resistance measuring device
SU1764064A1 (en) Function converter
SU861928A1 (en) Calculating strain gauge
SU1758573A1 (en) Device for measuring electric power
SU676971A1 (en) Digital meter of mean duration of time interval series
SU1711199A1 (en) Exponential converter
SU903919A1 (en) Graphic information readout device
SU756424A1 (en) Logaritmic analogue-digital converter
SU1072066A1 (en) Function/analog digital generator