SU1376108A1

SU1376108A1 - Voltage function generator

Info

Publication number: SU1376108A1
Application number: SU864118024A
Authority: SU
Inventors: Владимир Анатольевич Кешишьян; Леонид Иванович Гончарик
Original assignee: Минский радиотехнический институт
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1986-06-17
Publication date: 1988-02-23

Abstract

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретени вл етс повышение точности работы функционального преобразоваг тел напр жени . Функциональный пре образователь содержит операционный . усилитель-I, первый, второй, третий четвертый и п тки ключи 2-6, первый (Л со «VI О5 00The invention relates to automation and computing and can be used in analog computers. The aim of the invention is to improve the accuracy of the functional transformation of voltage bodies. The functional converter contains an operational one. amplifier-I, first, second, third, fourth, and keys 2-6, first (L co “VI O5 00

Description

запоминающий конденсатор 7, генератор 8 импульсов, делитель 9.частоты, дифференцирующий эдемент 10, инвертор 11, разр дный ключ 12, эдемент 13 с односторонней проводимостью, вход 14 цшну нулевого потенциала 15, вьрсод 16, выходы генератора импульсов 17- 19, выход элемента с односторонней проводимостью 20, дополнительный операционный усилитель 21, первую пару ключей 22, 23, вторую пару ключей .24, 25, второй запоминающий конденсатор 26, третью пару ключей 27, 28, третий запоминающий конденсатор 29,storage capacitor 7, generator 8 pulses, divider 9.frequencies, differentiating element 10, inverter 11, bit switch 12, element 13 with one-sided conduction, input 14 of zero potential 15, output 16, pulse generator outputs with one-way conductivity 20, additional operational amplifier 21, the first pair of keys 22, 23, the second pair of keys .24, 25, the second storage capacitor 26, the third pair of keys 27, 28, the third storage capacitor 29,

четвертую пару ключей 30, 31, четвер- чпый запоминающий конденсатор 32, п тую пару ключей 33, 34, шестую пару ключей 35,.36,-ПЯТЫЙ запоминающий конденсатор 37, седьмую пару ключей 38, 39, восьмую пару ключей 40, 41 и шестой запоминающий конденсатор 42. Достижение поставленной цели обеспечено благодар исключению из преобразовател , накопительных конденсаторов за счет введени дополнительного операционного усилител , коммутируемых запоминающих конденсаторов и восьми пар ключей. 1 ил.the fourth pair of keys 30, 31, the fourth storage capacitor 32, the fifth pair of keys 33, 34, the sixth pair of keys 35, .36, -FIVE storage capacitor 37, the seventh pair of keys 38, 39, the eighth pair of keys 40, 41 and the sixth storage capacitor 42. Achieving this goal is ensured by eliminating the storage capacitors by introducing an additional operational amplifier, switched storage capacitors, and eight pairs of keys. 1 il.

1one

Изобретение относитс к преобразовател м напр жени с формированием сигнала, описываемого линейной или нелинейной функцией, и может быть использовано в аналоговых вычисли- тельных машинах.The invention relates to voltage converters with signal generation described by a linear or non-linear function, and can be used in analog computing machines.

Цель изобретени - повышение точности работы преобразовател .The purpose of the invention is to improve the accuracy of the converter.

На чертеже приведена схема функционального преобразовател напр же- ни .The drawing shows a functional transducer circuit diagram.

Функциональный преобразователь содержит операционньй усилитель 1, первый 2, второй 3 третий 4, четвертый 5 и п тый 6 ключи, первый запоминающий конденсатор 7, генератор 8 импульсов , делитель 9 частоты, дифференцирующий элемент 10, инвертор 11, раз р дный ключ 12, элемент 13 с однрсто- ронней проводимостью, вход 4, шину 15 нулевого потенциала, выход 16, первый 17, второй 18 и третий 19 выходы генератора 8 импульсов, выход 20 элемента с односторонней проводи- мостью, дополнительный операционньй усилитель 21, первую пару ключей 22 и 23, вторую пару ключей 24 и 25, - второй запоминающий конденсатор 26, третью пару ключей 27 и 28, третий запоминающий конденсатор 29, четвертую пару ключей 30 и 31,четвертый запоминающий конденсатор 32, п тую пару ключей 33 и 34, шестую пару ключей 35 и 36, п тый запоминающий конденсатор 37, седьмую пару ключей, 38 и 39, восьмую пару ключей 40 иThe functional converter contains an operational amplifier 1, first 2, second 3 third 4, fourth 5 and fifth 6 keys, first storage capacitor 7, pulse generator 8, frequency divider 9, differentiating element 10, inverter 11, separate dongle 12, element 13 with one-way conductance, input 4, zero potential bus 15, output 16, first 17, second 18 and third 19 outputs of the generator 8 pulses, output 20 of the element with one-way conductivity, additional operational amplifier 21, first pair of keys 22 and 23, the second pair of keys 24 and 25, - Tues the second storage capacitor 26, the third pair of keys 27 and 28, the third storage capacitor 29, the fourth pair of keys 30 and 31, the fourth storage capacitor 32, the fifth pair of keys 33 and 34, the sixth pair of keys 35 and 36, the fifth storage capacitor 37, the seventh pair of keys, 38 and 39, the eighth pair of keys 40 and

41 и шестой запоминающий конденсатор 42, соединенные по приведенной схеме41 and the sixth memory capacitor 42, connected according to the above scheme

Функциональный преобразователь напр жени работает следующим образом .The functional voltage converter operates as follows.

В начальный (первый)момент времени на выходе 18 генератора 8 импульсов по вл етс сигнал, который поступает на управл ющие входы ключей 3, 5,22,25,28,30,33,35,39 и 41, в результате чего эти ключи замыкаютс . На выходе I7 генератора 8 импульсов по вл етс сигнал, который передаетс через делитель 9 частоты и дифференцирующий элемент 10 на управл ющи вход первого ключа 2, в результате чего этот ключ замыкаетс и первый конденсатор 7 зар жаетс до напр жени , действующего на входе 14. На выходе 16 операционного усилител 1 Е: этот момент времени имеетс напр жение , величина которого зависит от отношени емкостей первого 7 и Е:торого 26 конденсаторов, т.е.At the initial (first) point in time, at the output 18 of the generator 8 pulses, a signal appears that goes to the control inputs of the keys 3, 5,22,25,28,30,33,35,39 and 41, with the result that these keys closes. At the output I7 of the pulse generator 8, a signal appears that is transmitted through the frequency divider 9 and the differentiating element 10 to the control input of the first switch 2, as a result of which the switch closes and the first capacitor 7 is charged before the voltage applied to the input 14. The output 16 of the operational amplifier 1 E: this moment in time is the voltage, the value of which depends on the ratio of the capacitances of the first 7 and E: second capacitors, i.e.

«( Е;-,.“(E; - ,.

Учитыва , что С -, и что напр жение и вл етс посто нной величиной и, и, , напр жение на выходе 16 можно записать следующим образом:Considering that C -, and that the voltage is a constant value and, and,,, the voltage at output 16 can be written as follows:

Uud) и,.Uud) and.

В то же врем напр жение на выходе 16 через открытый ключ 28 запоминаетс до следующего такта на третьем конденсаторе 29. Так как в этотAt the same time, the voltage at the output 16 through the public key 28 is remembered until the next clock cycle on the third capacitor 29. Since this

3J3J

момент времени четвертый конденсатор 32 незар жен, через закрытый ключ 30 на инвертирующий вход дополнительного операционного усилител 21 напр - жение не поступает и, следовательно, на выходе дополнительного операционного усилител 21 в этот момент времени напр жение отсутствует.the time of the fourth capacitor 32 is uncharged, the voltage is not received through the private key 30 to the inverting input of the additional operational amplifier 21 and, therefore, there is no voltage at the output of the additional operational amplifier 21 at this time.

Врем нахождени первого ключа 2 в замкнутом состо нии определ етс длительностью импульса с выхода дифференцирующего элемента 10. Следующее замыкание ключа 2 происходит с приходом по переднему фронту очеред- ного импульса с выхода делител 9 частоты,The time spent by the first key 2 in the closed state is determined by the pulse duration from the output of the differentiating element 10. The next closure of the key 2 occurs with the arrival on the leading edge of the next pulse from the output of the frequency divider 9,

С по влением импульса в момент времени t 2 на выходе I9 генератора 8 импульсов замыкаютс ключи 4, 6,23,24,27,31,34,36,38 и 40, В этот момент времени осуществл етс разр д третьего конденсатора 29, который зар жен в момент времени t 1 через открытый второй ключ 27 и пoдкJлoчeн к инвертирующему входу дополнительного операционного усилител 21.With the appearance of a pulse at the moment of time t 2, the keys 4, 6,23,24,27,31,34,36,38 and 40 are closed at the output I9 of the generator 8 pulses. At this time, the third capacitor 29 is discharged charged at time t 1 through the open second switch 27 and connected to the inverting input of the additional opamp 21.

На выходе дополнительного опера- |ционного усилител 21 имеетс напр жение , равноеAt the output of the additional operational amplifier 21 there is a voltage equal to

и,/2) ,,(1).and, / 2) ,, (1).

Ь 41Ь 41

Обозначим С,,/Сф, через X. Тогда и-2, (2) X ). Это напр жение через открытые ключи 4 и 6 перезар - жает первый конденсатор 7 до напр жени и г,(2), существующее в это врем на выходе дополнительного операционного усилител 21, в результате чего на выходе операционного усилител 1 сформируетс напр жениеDenote by С ,, / Сф, by X. Then u-2, (2) X). This voltage through public switches 4 and 6 recharges the first capacitor 7 to the voltage and r, (2), existing at that time at the output of the additional operational amplifier 21, resulting in the output voltage of the operational amplifier 1

) §;U7.(2) X..U,.) §; U7. (2) X..U ,.

в этот же момент времени происходит запоминание выходного напр жени at the same time, the output voltage is memorized

с выхода I6 на четвертом конденсаторе 32 через открытый ключ 31.from the output I6 on the fourth capacitor 32 through the public key 31.

В следующий момент времени t 3 вновь.включаютс ключи 33,3,5,22,25, 28,30,35,39 и 41. Происход т, соот- 50 ветствующие перезар ды конденсаторов 7, 26, 29, 32, 37 и 42. Учитыва ,At the next time point t 3, the keys 33,3,5,22,25, 28,30,35,39 and 41 are included again. The corresponding recharging of the capacitors 7, 26, 29, 32, 37 and 42. Considering

, ,

1 -41 .1 -41.

1, то и„(3) «551, then "(3)" 55

. .

X.U,;(2)S U,,(3)(2)X.U,; (2) S U ,, (3) (2)

х -и„.. hs „..

08.08

Дл момента времени, которое ограничено длительностью импульса с выхода делител 9 частоты, напр жени на выходе будет:For a point in time that is limited by the pulse duration from the output of the frequency divider 9, the output voltage will be:

и,(п) Un(n-l), .and, (n) Un (n-l),.

п Пустьn Let

X - р-; Сз.С, .X - p-; Sz.S.

31 31

и,Лп) .and, Lp).

Пусть X 2. Тогда на выходе 16 формируетс функциональна зависимостьLet X2. Then at output 16 a functional dependence is formed

Uu(n) 2Uu (n) 2

и,and,

Таким образом, в общем случае дл текущего момента времени выходное напр жение равноThus, in the general case, for the current point in time, the output voltage is

0 5 0 5

00

0 0

5five

0 0

5five

.U,t(n) и.U, t (n) and

00

где ,1,2,3... - моменты времени,where, 1,2,3 ... are points in time

соответствующие импульсам от генератора 8 импульсов .corresponding to pulses from the generator 8 pulses.

Элемент 13 с односторонней проводимостью введен дл исключени работы источника напр жени U,, на низко- омный выход операционного усилител 21.Element 13 with one-sided conductance is introduced to exclude the operation of the voltage source U, at the low-ohm output of the operational amplifier 21.

Таким образом, путем изменени коэффициента передачи дополнительного операционного усилител 21, определ емого отношением при .,, Cj, С j, и измен входную величину U и частоту генератора 8 импульсов , можно воспроизводить при посто нном X функции с различной крутизной . Кроме того, отсутствие накопительных конденсаторов в преобразователе (все запоминающие конденсаторы вл ютс коммутируемьми) приводит к повышению точности, так как коммутируемые запоминающие конденсаторы по каждому такту генератора 8 импульсов перезар жакгтс до нового установившегос состо ни , исключа вление накоплени паразитного зар да на конденсаторах .Thus, by changing the transmission coefficient of the additional operational amplifier 21, determined by the ratio of Cj, Cj, and changing the input value U and the frequency of the pulse generator 8, it is possible to reproduce at a constant X the function with different slope. In addition, the absence of storage capacitors in the converter (all storage capacitors are switchable) leads to an increase in accuracy, since switched storage capacitors after each generator cycle 8 recharge pulses to a new steady state, eliminating the accumulation of parasitic charge on the capacitors.

4four

В мсмчент времени, определ емый коэффициентом делени делител 9 частоты , замыкаетс разр дный ключ 12. В результате этого сигнал на выходе операционно1 о усилител 1 снижаетс до нул . Далее процессы повтор ютс .In time, determined by the division factor of the frequency divider 9, the bit switch 12 is closed. As a result, the signal at the output of the operation of the amplifier 1 decreases to zero. Further, the processes are repeated.

513761513761

Claims

Invention Formula

A functional voltage converter containing an operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the zero potential bus, the first and second storage capacitors, an element with one-sided conductivity, the first, second, third, fourth and fifth keys in series, a pulse generator, a frequency divider differentiating an element, an inverter, and a dongle switch connected between the zero potential bus and the output of the operational amplifier, which is a converter input, free and The information key of the first key is the information input of the converter, and the combined information views of the first and second, second and TpieTbero, third and fourth, fourth and fifth keys are connected respectively to the output of the element with one-way conductivity, to the first plate of the first storage capacitor, to the inverting input operational amplifier and to the second plate of the first storage capacitor, the first output of the pulse generator through a series-connected frequency divider and a differential The initiator element is connected to the control input of the first key, and the second and third outputs of the pulse generator are connected to the control inputs of the second and fourth and third keys, respectively, the control input of the discharge key through the inverter is connected to the output of the differentiating element, that, in order to increase accuracy, it contains an additional operational amplifier, third, fourth, fifth and sixth storage capacitors and eight pairs of series-connected keys, and e information conclusions of the keys of the first and second pairs are connected respectively with the first and second plates of the second storage capacitor, and the free information

one

five

0

five

0

five

0

five

0

086

The first and second key switches of the first and second pairs are connected respectively to the inverting input and to the output of the operational amplifier, the combined information outputs of the keys of the third and fourth pairs are connected to one of the plates of the third and fourth storage capacitors, respectively, the other plates of which are connected to the zero potential bus, the free information centers: the on-line entries of the first keys of the third and fourth pairs are combined with each other and with the free information sources of the first and fifth keys of the first and fifth pairs ar and are connected to the inverting input of the additional operational amplifier, the output of which is connected to the free information outputs of the first keys of the sixth and eighth pairs and to the input of the element with one-sided conductivity, the free information views of the second keys of the trajectory and the fourth pair are connected The other information outputs of the key fifth and sixth pairs are connected to the first and second plates of the fifth storage capacitor, and the combined information outputs of the keys are seven second and eighth pairs - to the first and second plates of a generous storage capacitor, free information codes of the second keys of the fifth, third, seventh and eighth pairs and the non-inverting input of the additional operational amplifier are connected to the zero potential, the control inputs of the first keys of the first, fourth and test pairs and control inputs of the second keys of the second and third, seventh and eighth pairs are connected to the second output of the pulse generator, the third output of which is connected to the control inputs of the first keys, the second, third s, seventh and eighth pairs and to the control input of the second key, the first, fourth, fifth and schestoy. pairs, free information key of the fifth key is connected to the combined information inputs of the first and second keys.