SU752375A1 - Функциональный преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен функциональный преобразователь, содержащий выходной сумматор, источник опорных напряжений и последовательно-параллельно включенные прецизионные диодные ограничители, выходы которых подключены ко входам выходного сумматора [1J .

Недостатком его является ухудшение динамических характеристик, обусловленное последовательным включением прецизионных диодных ограничителей.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является функ- , циональный преобразователь, содержащий источник опорных напряжений, суммирующий операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, η. прецизионных диод- . ных ограничителей, входы задания опорных напряжений которых подключены к соответствующим выходам источника опорных напряжений, выходы через масштаб2 ные резисторы — ко входу суммирующего операционного усилителя, и информационные входы объединены и являются входом функционального преобразователя [2J .

Недостатком такого преобразователя является то, что погрешность коэффициента передачи прецизионного диодного ограничителя на линейном участке, определяемая погрешностями резисторов, качеством диодов, дрейфом усилителя и др., . приводит к снижению точности воспроизведения функции на выходе преобразователя. Поскольку при возрастании входного сигнала прецизионные диодные ограничители включаются параллельно, погрешность на выходе функционального преобразователя пропорциональна числу включенных прецизионных диодных ограничителей.

Цель предлагаемого изобретения —' повышение точности функционального преобразователя.

Эго достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий источ— ник опорных напряжений, суммирующий операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, η прецизионных диодных ограничителей, входы задания опорных напря- $ жений которых подключены к соответствующим выходам источника опорных напряжений, выходы через масштабные резисторыко входу суммирующего операционного усилителя, а информационные входы объе- ю динены и являются входом функционального преобразователя, дополнительно содержит 2 η дополнительных масштабных ре- ) зисторов и η компараторов, выход каждого из которых через соответствующие дополнительные масштабные резисторы соединены со входом суммирующего операционного усилителя и с суммирующим входом соответствующего ему по номеру прецизионного диодного ограничителя, пер- 20 вый вход каждого компаратора ₍ кроме

П -го, соединен со входом задания опорного напряжения следующего по номеру прецизионного диодного ограничителя, а второй вход каждого компаратора соеди- 25 нен с информационным входом соответствующего ему по номеру прецизионного, диодного ограничителя_?первый вход П -го компаратора соединен с соответствующим выходом источника опорных напряжений. зо

На чертеже приведена блок-схема функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь содержит суммирующий операционный усили- ₃₅ тель 1, масштабные резисторы 2^, 2^,.., 2 у, , дополнительные масштабные резисторы 3,.ι 3₂,...3_Л, прецизионные диодные ограничители 4₄ , 4₂,..., 4_П, компараторы 5j, 5^, ... 5_П, источник 6 опорных ₄θ напряжений.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

При подаче входного ; сигнала - U _Вх , превышающего по модулю величину опор- ₄₅ ного сигнала U _оп j , срабатывает прецизионный диодный ограничитель 4 ₄ и на его выходе появляется сигнал Ц у , пропорциональный входному сигналу U_Px. Сигнал U j , передается через резистор 2 j и усилитель 1 на выход преобразователя, образуя первый участок аппроксимации воспроизводимой функции. При дальнейшем увеличении входного сигнала, когда | U _Вх | > И_{ОП2 ;} срабатывает компара- _J5 тор 54 и на его выходе появляется калиброванный по амплитуде сигнал U_40M1 , который через дополнительный масштабный резистор 3_{ выключает ограничитель

4j и через дополнительный масштабный резистор 3 ! и усилитель 1 передается на выход преобразователя. При этом выходное напряжение преобразователя равно значению аппроксимируемой функции в узловой точке, соответствующей концу первого участка аппроксимации воспроизводимой функции. Это значение функции запоминается с помощью компаратора 5_Х при дальнейшем увеличении входного сигнала. Одновременно при|ивх|>иоп2 срабатывает ограничитель 4_г и на его выходе появляется сигнал И 2 , пропорциональный U _йх , который через масштабный резистор 2 2 и усилитель 1 передается на выход преобразователя, образуя начало второго участка аппроксимации функции.

При | U в х | > U _{оп й} срабатывает компаратор 5 g и на его выходе появляется калиброванный по амплитуде сигнал Uхом2 « который через дополнительный масштабный резистор 2> η + 2 выключает ограничитель 4₂ и через масштабный резистор 3^ и усилитель 1 передается на выход преобразователя. Величина выходного напряжения равна при этом значению аппроксимируемой функции в узловой точке, соответствующей концу второго участка аппроксимации функции с учетом сигнала, запомненного компаратором ⁵1 ·

При дальнейшем увеличении входного сигнала преобразователь работает аналогично указанному выше.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе независимо от величины входного сигнала и числа участков аппроксимации в работе участвует только один прецизионный диодный ограничитель. В зависимости от величины входного сигнала изменяется количество одновременно включенных компараторов, у которых легко обеспечить с высокой точностью независимость выходного напряжения от уровня входного сигнала. В предлагаемой схеме функционального преобразователя компараторы запоминают, значение аппроксимируемой функции в условных точках, тем самым устраняя суммирование погрешностей, обусловленных нестабильностью коэффициентов передачи прецизионных диодных ограничителей. Этим достигается повышение точности и стабильности функционального преобразователя.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к аналоговой вычислительной технике. Известен функциональный преобразова тель, содержащий выходной сумматор, ис точник опорных напр жений и последовательно-параллельно включенные прецизионные диодные ограничители, вькоды которых подключены ко входам выходного сумматора l . Недостатком его  вл етс  ухудшение динамических характеристик, обусловленное последовательным включением прецизионных диодных ограничителей. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению  вл етс  функцисшальный преобразователь, содержащий источник опорных напр жений, суммирующий операционный усилитель, выход которого  вл етс  выходом функционального преобразовател , П. прецизионных диодных ограничителей, входы задани  опорных напр жений которых подключены к соответствующим выходам источника опор ных напр жений, выходы через масштабные резисторы - ко входу суммирующего операционного усилител , и информационные входы объединены и  вл ютс  входом функционального преобразовател  2 , Недостатком такого преобразовател   вл етс  то, что погрешность коэффициента передачи прецизионного диодного ограничител  на линейном участке, определ ема  погрешност ми резисторов, качеством диодов, дрейфом усилител  и др., . приводит к снижению точности воспроизведени  функции на выходе преобразовател . Поскольку при возрастании входного сигнала прецизионные диодные ограничители включаютс  параллельно, по1 решность на выходе функционального пре образовател  пропорциональна числу включенных прецизионньк диодных ограничителей . Цель предлагаемого изобретени  - повышение точности функционального преобразовател . Это достигаетс  тем, что функцисжюль- ный преобразователь, содержащий источник опорных напр жений, суммирующий операционный усилитель, выход которого  вл етс  выходом функционального преобразовател , п прецизионных диодных ограничителей , вхоДы задани  опорных напр жений которых под1слючены к соответствующим выходам источника опорных напр же ний, выходы через масштабные резисторыко входу суммирующего операционного усилител , а информационные входы об ьединены и  вл ютс  входом функционального преобразовател , дополнительно содержит 2 п дополнительных масштабных ре- j зисторов и п компараторов, выход каждого из которых через соответствующие до- полнительнью масштабные резисторы соединены со входом суммирующего операционного усилител  и с суммирующим входом соответствующего ему по номеру прецизионного диодного ограничител , первьй вход каждого компаратора) кроме П -го, соединен со входом задани  опорного напр жени  следующего по номеру прецизионного диодного ограничител , а второй вход каждого компаратора соединен с информационным входом соответству ющего ему по номеру прецизионного, диодного ограничител  J первый вход П -го компаратора соединен с соответствующим выходом источника опорньк напр жений. На чертеже приведена блок-схема функ ционального преобразовател . Функциональный преобразователь содержит суммирующий операционный усилитель 1, масштабные резисторы 2., 2-,... 2 f, , дополнительные масштабные резисторы 3j , 32,...3, прецизионные диодные ограничители 4 , 4,.,., 4,, компараторы 5j, 5л, ... 5, источник 6 опорных напр жений. Функциональный преобразователь работает следующим образом При подаче входного : сигнала - U gx превышающего по модулю величину опорного сигнала U рп i срабатывает прецизионный диодный огргшичитель 4 и на его выходе по вл етс  сигнал (J , пропорциональный входному сшналу (Jp Сигнал и j , передаетс  через резистор 2 J и усилитель 1 на выход преобразовател , образу  первый участсж аппроксимации воспроизводимой функции. При даль нейшем увеличении входного сигнала, ког ®I Bx оп2 1 срабатьюает компаратор 54 ,и на его выходе по вл етс  калиброванный по амплитуде сигнал который через дoпoJшитeльньtй масштабный резисто);) Зр выключает ограничитель 75 5 4l и через дополнительньй масштабньй езистор 3 и усилитель 1 передаетс  а выход преобразовател . При этом ыходное напр жение преобразовател  равно значению аппроксимируемой функции в узловой точке, соответствующей концу ервого участка аппроксимации воспроизводимой функции. Это значение функции апоминаетс  с помощью компаратора 5 при дальнейщем увеличении входного сигнала . Одновременно при | U БХ| U оп2 срабатывает ограничитель 4 и на его выходе по вл етс  сигнал 11-2 пропорциональный U ах который через масштабный резистор 2 2 и усилитель 1 передаетс  на выход преобразовател , образу  начало второго участка аппроксимации функции. При lUgxl on2 срабатывает компаратор 5 и на его выходе по вл етс  калиброванный по амплитуде сипнал и ном 2 которьй через дополнительный масштабный резисторЗп 2 выключает ограничитель 4 и через масштабньй резистор 3 к усилитель 1 передаетс  на выход преобразовател . Величина выходного напр жени  равна при этом значению аппроксимируемой функции в узловой точке, соответствующей концу второго участка аппроксимации функции с учетом сигнала, запомненного компаратором 5. При дальнейшем увеличении входного сигнала преобразователь работает аналогично указанному выше. Таким образом, в предлагаемом преобразователе независимо от величины входного сигнала и числа участков аппроксимации в работе участвует только один прецизионный диодньй ограничитель. В зависимости от величины входного Сигнала измен етс  количество одновременно включенных компараторов, у которых легко обеспечить с высокой точностью независимость выходного напр жени  от уровн  входного сигнала. В предлагаемой схеме функционального преобразовател  компараторы запоминают, значение аппроксимируемой функции в условных точках, тем самым устран   сумм1фованне погрешностей , обусловленных нестабильностью коэффициентов передачи прецизионных диодных ограничителей. Этим достигаетс  повышение точности и стабильности функционального преобразовател . Формулаизобретени  Функциональный преобразователь, содержащий источник опорных напр жений. суммирующий операционный усилитель, вькод которого  вл етс  выходом функционального преобразовател , ц преци- эионных диодных ограничителей, входы задани  опорньк напр жений которых подключены к соответствующим выходам ис точника опорных напр жений, выходы чере соответствующие масштабные резисторы ко входу суммирующего операционного усилител , а информационные входы объединены и  вл ютс , входом функционального преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, он содержит 2 п Дополнительных масштабных резисторов и п компараторов, выход каждого из которых через соответствующие дополнительные масштабные резисторы соединен со входом суммирующего операцисжного усилител  и с суммирую 7 56 щим входом соответствующего его по номеру прецизионного диодного ограничител , первый вход каждого, компаратора, кроме h -го, соединен со входом задани  опорного напр жени  следующего по номеру прецизионного диодного ограничител , второй вход каждого компаратсч а соединен с информацисиньш входом соответствующего ему по номеру прецизис шого диодного ограничител , первьй вход П -го компаратора соединен с соответствующим выходом источника опорных напр5ркений. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Сборник Актуальные вопросы технической кибернетики. М., Наука, 1972, с. 5, рис. 3,
2. 2. Патент Франции № 16О3729, сл. G-06 О-7/26, 1971 (прототил).

   ГМ

   -и,

   «и о

   1

   2«

   CZh