SU1365101A1 - Диодный функциональный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в системах управлени  и в специализированных и аналоговых вычислительных машинах дл  осуществлени  кусочно-линейной аппроксимации монотонно возрастающей непрерывной функции. Целью изобретени   вл етс  повышение точности работы преобразовател . Цреобразователь содержит операционный усилитель 1, выход которого  вл етс  выходом функционального преобразовател , п диодно-резисторньгх элементов, каждый из которых состоит из трех масштабных резисторов 2,,3; и 4; и коммутирующего диода 5,, и компенсирующую цепь, состо щую из компенсирующего диода 6 и двух токозадающих резисторов 7, и 7 . Поставленна  цель обеспечиваетс  компенсацией элементами компенсирующей цепи погрешности функционально-с го преобразовател , возникающей вследствие технологических, температурньгх и временных характеристик входных коммутирующих диодов. 3 ил. О)

Description

Изобретение относитс  к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах управлени , специализированных универсальных и аналоговых вычислительных машинах.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности работы преобразовател .

На фиг.1 приведена принципиальна  схема функционального преобразовател ; на фиг.2 - график, отображающий принцип работы функционального преобразовател  при воспроизведении им функций, расположенных в первом квадранте; на фиг.З - то же, при воспроизведении функций, расположенных во втором квадранте.

Диодный функциональный преобразователь (фиг.1) содержит операционный усилитель Т, выход которого  вл етс  выходом функционального преобразовател , п диодно-резисторных элементов , каждый i-й из которых состоит из трех масштабных 1 €зисторов 2-4 и коммутирующего диода 5, соединенного первым выходом (анодом) с объединенными выводами этих масштабных резисторов , вторые выводы (катоды) коммутирующих диодов 5; объединены и подключены к неинвертирующему входу операционного усилител  1. Первый ди- одно-резисторный элемент в частном случае может состо ть только из двух резисторов 2( и 4i. Свободные выводы масштабных резисторов 2;, 3; и 4; соединены соответственно с входом функционального преобразовател , шиной опорного напр жени  и шиной нулевого потенциала. Компенсирующа  цепь состоит из компенсирующего диода 6 и двух токозадающих резисторов 7, и 7 одинакового номинала. К неинвертирующему входу операционного усилител  1 подсоединён первый вывод токозадающего резистора к инвертирующему входу операционного усилител  подсоединены первый вывод второго токозадающего .резистора 7 вторые выводы токозадающих резисторов 7, и 7 подсоединены к шине опорного напр жени . Компенсирующий диод 6 подключен первым выводом (анодом) к инвертирующему выходу операционного усилител , а вторым выводом (катодом) к его инвертирующему входу.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии входного напр жени , т.е. и, О, на аноды каждого из п коммутирующих диодов 5 от шины опорного напр жени  подаютс  опорные напр жени  через делители напр жени  (фиг.1) с соответствующими коэффициентами делени , определ емыми на- чальньми значени ми у,(0)j у(0),

У,(0),..., у(0) элементарных линейных характеристик, при помощи которых осуществл етс  независима  кусочно-линейна  аппроксимаци  (фиг.2). Напр жение на анодах коммутирующих

диодов 5 при определ етс  следующим образом:

u.; UonВ точке объединени  катодов всех коммутирующих диодов 5, т.е. на неинвертирующем входе операционного усили- тел  1, выдел етс  напр жение, наибольшее из всех поданных на катоды

иJ max

0

и.

R4;

1

;

1

. .

к,,

- .

R,i

35

При увеличении входного напр жени  и, в узлах аппроксимации моделирующей функции происходит поочередное отпирание коммутирующих диодов 5,- 5, при этом крутизна каждой из п элементарных линейных характеристик (фиг.З) определ етс  выражением

tgc.; |l R.,;

1

R«;

1 5, 5.

Л11

Пренебрега  погрешностью операци- онного усилител  1 из-за конечности коэффициента усилени  kuc и напр жени  смещени  , напр жение на инвертирующем входе операционного усилител  определ етс 

При этом напр жение U на выходе функционального преобразовател  определ етс  следующим соотношением:

R,;

где Ug - напр жение на компенсирующем диоде 6.

Ток, протекающий через коммутирую- щие диоды 5,- 5„, зависит от величины входного сигнала на каждом участке аппроксимадаи, и поэтому падение напр жени  на i-ом коммутирующем диоде не  вл етс  посто нной величи- ной. Но, поскольку величины сопротивлений резисторов 7 , и 7j принимаютс  равными, т.е. R, RTZ кроме того, напр жени  на инвертирующем и неинвертирующем входах операционного усилител  равны Uj U, можно утверждать , что токи, протекающие через открытый коммутирующий диод 5, и компенсирующий диод 6, равны 1. I,, следовательно, падени  напр жени  на-

них также равны U. IT. ъ t 6

Таким образом, на выходе диодного функционального преобразовател  (фиг.1) при использовании диодов 5,-5 и 6, изготовленных в едином тех нологическом процессе, на одной подложке осуществл етс  компенсаци  погрешности преобразовател , возникающа  из-за нестабильности характеристик диодов 5,-5, примен емых в схе- ме выделени  наибольшего, при этом величины сопротивлений R и R выбираютс  из услови  работы диодов 5, -5fi и 6 на линейном участке характеристик .

Напр жение на выходе функционального преобразовател  окончательно определ етс  выражением

max

и не зависит от характеристик комму- gg ТИРУЮ1ЦИХ диодов 5; во всем диапазоне входных сигналов и рабочем диапазоне температур.

При воспроизведении функций,расположенных в других квадрантах, а также функций с убывающей или возрастающей первой производной структура и свойства функционального преобразовател  не мен ютс . Например, дл  воспроизведени  функции вида по фиг.З достаточно в схеме фиг.1)изменить пол рность включени  всех диодов на противоположную и изменить знак опорного напр жени  на положительный . При этом напр жени  на выходе функционального преобразовател  определ ютс  выражением

Ч;

«IT . IT I

mm ио„ -- + и,--

R,,

RO

1

1 51- ВRj; R,,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Диодный функциональный преобразователь , содержащий операционный усилитель , первый и второй токозадающие резисторы, компенсирующий диод и п диодно-резисторных элементов, каждый из которых состоит из трех масштабных резисторов и коммутирующего диода, соединенного первым выводом с первыми объединенными выводами масштабных резисторов, вторые выводы масштабных резисторов каждого из диодно-резисторных элементов подключены соответственно к входу преобразовател , к шине, опорного напр жени  и к шине потенциала , а вторые выводы коммутирующих диодов диодно-резисторных элементов объединены, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  точности, в нем объединенные выводы коммутирующих диодов подключены к неинвертирующему входу операционного усилител  и через первый токозадающий резистор к шине опорного напр жени , первый вывод компенсирукицего диода соединен с выходом операционного усилител ,  вл ющимс  выходом преобразовател , а его второй вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилител  и через второй токозадающий резистор - к шине опорного напр жени .

   У

   М

   Ш,} Уг(о} y(Xi) У,(о)