SU802971A1

SU802971A1 - Function generator

Info

Publication number: SU802971A1
Application number: SU762409145A
Authority: SU
Inventors: Тоом Айнович Пунгас
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4934
Priority date: 1976-10-01
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1981-02-07
Also published as: FR2366737B1; DE2739471C3; DE2739471A1; DE2739471B2; JPS5835307B2; GB1565028A; FR2366737A1; JPS5360137A

Abstract

L'invention concerne les techniques de traitement de l'information. Le convertisseur faisant l'objet de l'invention est caractérisé notamment en ce qu'il comprend un amplificateur opérationnel supplémentaire 15, deux condensateurs de lissage supplémentaires 11, 12 dont l'un a une sortie connectée à l'entrée de l'amplificateur opérationnel supplémentaire 15, et l'autre, une sortie connectée à la sortie dudit amplificateur opérationnel supplémentaire, les autres sorties desdits condensateurs de lissage supplémentaires étant connectés au point commun de connexion des résistances principales, et deux résistances supplémentaires 16, 19 raccordées entre elles. L'invention peut être employée avec succès dans les systèmes automatiques de traitement de l'information, par exemple quant il faut convertir une tension alternative en une tension continue dans les systèmes de mesure automatiques.The invention relates to information processing techniques. The converter according to the invention is particularly characterized in that it comprises an additional operational amplifier 15, two additional smoothing capacitors 11, 12, one of which has an output connected to the input of the additional operational amplifier 15, and the other, an output connected to the output of said additional operational amplifier, the other outputs of said additional smoothing capacitors being connected to the common point of connection of the main resistors, and two additional resistors 16 , 19 connected to each other. The invention can be used successfully in automatic data processing systems, for example when it is necessary to convert an AC voltage into a DC voltage in automatic measuring systems.

Description

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(54) FUNCTIONAL CONVERTER

Изобретение относитс к аналоговой вычислительной технике и может быть примененй при проектировании преобразователей дл получени нелинейных соотношений между входными и выходными сигналами. Известны функциональные преобразо ватели, реализованные на операционно усилителе с выходным резистором и не линейной цепью обратной св зи Эти функциональные преобразователи характеризуютс недостаточным быстродействием и ограниченной областью применени . Наиболее близким к изобретению вл етс преобразователь, содержащий операционный усилитель, вход которого через входной масштабный резистор соединен с входом устройства и через нелинейный элемент - с выходом операционного усилител , последовательно соединенные масштабные резисторы обратной св зи, включенные между выходом и входом операционного усилител , .и сглаживающий конденсатор, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала 2. Однако малое быстродействие этого преобразовател вызвано длительным переходным процессом усилител из-за инертных звеньев линейной цепи обратной св зи посто нного тока усилител . Полное исключение указанной цепи обыкновенно невозможно, во-первых , потому, что нелинейна цепь может не обеспечить требуемую обратную св зь по посто нному току, необходимую дл стабилизации режима самого усилител , во-вторых, во многих случа х функциональные преобразователи предназначены дл работы преимущественно на переменных токах выше, например , нескольких дес тков герц, и в таком случае желательно заградить нелинейную цепь обратной св зи от дрейфа усилител вообще конденсатором . Уменьшение посто нной времени указанной цепи недопустимо из-за потери коэффициента усилени на нижних частотах. Дл надлежащей работы функционального преобразовател необходимо , с одной стороны, чтобы усилитель имел высокий коэффициент усилени во всей рабочей полосе частот, а с другой стороны, преобразователь должен быстро среагировать на изменени преобразуемых сигналов, особенно , когда они используютс в сие темах автоматического контрол .The invention relates to analog computing and can be applied when designing transducers to obtain non-linear relationships between input and output signals. Functional converters are known that are implemented on an operational amplifier with an output resistor and a non-linear feedback circuit. These functional converters are characterized by insufficient speed and limited scope. Closest to the invention is a converter comprising an operational amplifier, whose input through an input large-scale resistor is connected to an input of a device and through a non-linear element to an output of an operational amplifier, serially connected feedback large-scale resistors connected between the output and input of an operational amplifier, and a smoothing capacitor, one lining of which is connected to the zero potential bus 2. However, the low speed of this converter is caused by a long transitional process essom amplifier due inert units linear feedback circuit communication DC amplifier. The complete elimination of this circuit is usually impossible, firstly, because a nonlinear circuit may not provide the required DC feedback necessary to stabilize the amplifier’s mode, secondly, in many cases functional converters are designed to operate primarily on alternating currents above, for example, several tens of hertz, in which case it is desirable to bar the non-linear feedback circuit from the drift of the amplifier in general with a capacitor. A decrease in the constant time of the indicated circuit is unacceptable due to the loss of the gain at low frequencies. In order for the functional converter to work properly, it is necessary, on the one hand, for the amplifier to have a high gain across the entire operating frequency band, and on the other hand, the converter must quickly respond to changes in the converted signals, especially when they are used in automatic control topics.

Цель изобретени - повышение быстродействи преобразовани .The purpose of the invention is to increase the conversion speed.

Достигаетс это тем, что в устройство введен дополнительный операционный усилитель, между входом и выходом которого включены дополнительные последовательно соединенные масштабные резисторы обратной св зи, общий вывод которЕЛХ подключен к другой обкладке сглаживающего конденсатора, и дополнительные сглаживающие конденсаторы , включенные соответственно между входом и выходом дополнительного операционного усилител и общим выводом масштабных резисторов обратной св зи основного операционного усилител .This is achieved by adding an additional operational amplifier to the device, between the input and output of which are included additional series-connected large-scale feedback resistors, the common output of HAL is connected to another plate of the smoothing capacitor, and additional smoothing capacitors connected respectively between the input and the output of the additional operating capacitor. the amplifier and the common output of the large-scale feedback resistors of the main operational amplifier.

Блок-схема преобразовател приведена на чертеже.The block diagram of the Converter shown in the drawing.

Входна клемма 1 присоединена через входной масштабный резистор 2 к инвертирующему входу операционного усилител 3, выход которого присоединен через нелинейный элемент 4 и через последовательно включенные масштабные резисторы обратной св зи 5 и б к инвертирующему входу операционного усилител 3. Обща точка масштаных резисторов обратной св зи 5 и б присоединена через сглаживающий конденсатор 7 к инвертирующему входу и через сглаживающий конденсатор 8 - к выходу дополнительного операционного усилител 9, выход которого присоединен к его же инвертирующему входу через последовательно включенные масштабные резисторы обратной св зи 10 и 11, причем их обща точка присоединена через сглаживающий конденсатор 12 к шине 13 первого потенциала .Input terminal 1 is connected via an input large-scale resistor 2 to the inverting input of operational amplifier 3, the output of which is connected via nonlinear element 4 and through series-connected large-scale feedback resistors 5 and b to the inverting input of operational amplifier 3. General feedback feedback 5 resistors and b is connected through a smoothing capacitor 7 to the inverting input and through a smoothing capacitor 8 to the output of the additional operational amplifier 9, the output of which is connected to e This inverter input is via series-connected feedback scale resistors 10 and 11, and their common point is connected via a smoothing capacitor 12 to the bus 13 of the first potential.

Работает преобразователь сдедующим образом. Поступающее на клеммы 1 и 13 преобразуемое напр жение прилагаетс к входному масштабному резистору 2 и создает в нем ток, равный отношению приложенного напр жени к сопротивлению входного масштабного резистора 2. Созданный в резисторе 2 ток течет через нелинейный элемент 4 на выход операционного усилител 3, Ток сигнала не ответвл етс в резистор 6 на входе усилител 3, потому что из-за отрицательной обратной св зи на инвертирующем входе усилител 3 имеетс напр жение близкое к нулю, напр жение близкое к нулю имеетс также в общем выводе резисторов 5 и 6 из-за вли ни усилител 9, охваченного цепью отрицательной обратной св зи. Усилитель 9 в предложенно включении приводит к по влению трех полюсов в системе преобразовател , и если указанные полюсы выбраны надлежащим образом, то в рабочей полосе частот преобразовател коэффициент усилени не уменьшаетс . Следовательно не уменьшаетс также точность преобразовани , так как неThe converter works in the following way. The converting voltage supplied to terminals 1 and 13 is applied to the input scale resistor 2 and creates a current in it equal to the ratio of the applied voltage to the resistance of the input scale resistor 2. The current created in resistor 2 flows through the nonlinear element 4 to the output of the operational amplifier 3, Current the signal does not branch into resistor 6 at the input of amplifier 3, because due to negative feedback at the inverting input of amplifier 3 there is a voltage close to zero, the voltage close to zero is also in the common output sources 5 and 6 due to the influence of amplifier 9 covered by a negative feedback circuit. The amplifier 9 in the proposed turn-on results in the appearance of three poles in the converter system, and if the indicated poles are chosen properly, then the gain does not decrease in the working frequency band of the converter. Consequently, the conversion accuracy is also not reduced, since

уменьшаетс глубина обратной св зи. Однако из-за действи трех полюсов коэффициент усилени на частотах ниже рабочей полосы частот подает со скоростью 60 дБ в декаду. По теореме квантовани врем установлени системы, св занное с граничной частотой , обратно пропорционально и повышение граничной частоты приводит к уменьшению времени установлени , т.е. к повышению быстродействи .feedback depth is reduced. However, due to the effect of the three poles, the gain at frequencies below the operating frequency band provides 60 dB per decade. According to the quantization theorem, the system establishment time associated with the cutoff frequency is inversely proportional and the increase in the cutoff frequency leads to a decrease in the set time, i.e. to increase speed.

Достижение цели предполагаемого устройства объ сн етс тем, что благодар наличию трех полюсов вместо одного, гранична частота при той же нижней рабочей частоте будет существенно выше. Например, при требуемой глубине обратной св зи 1000 в нелинейной цепи повышение граничной частоты составл ет примерно -100 так как в 100 раз быстрее будет убывать коэффициент усилени усилител 3. Соответственно будет уменьшатьс и врем установлени усилител 3 и будет повышатьс быстродействие преобразовател . Заметим, что при выборе достаточно большого сопротивлени резистора 5, дополнительным операционным усилителем б почти не измен ют режим работы преобразовател на высших частотах. Наличие усилител 9 совместно с дополнительныма резисторами 10, 11 и конденсаторами 7, 8 и 12 также не приводит к потере устойчивости системы, если она сама была устойчивой.Achieving the goal of the intended device is due to the fact that, due to the presence of three poles instead of one, the limiting frequency at the same lower operating frequency will be significantly higher. For example, at the required feedback depth 1000 in a nonlinear circuit, the increase in the cutoff frequency is about -100, since the gain of amplifier 3 will decrease 100 times faster. Accordingly, the amplifier 3 setup time will decrease and the speed of the converter will increase. Note that when choosing a sufficiently large resistance of the resistor 5, an additional operational amplifier b almost does not change the mode of operation of the converter at higher frequencies. The presence of the amplifier 9 in conjunction with the additional resistors 10, 11 and capacitors 7, 8 and 12 also does not lead to a loss of stability of the system, if it itself was stable.

Использование дополнительного усилител совместно с двум резисторами и конденсаторами полезно еще тем, что дл обеспечени требуемого уменьшени усилени на нижних частотах, вместо громоздких дорогих конденсаторов большой емкости может быть использован интегральный усилитель, режим работы которого также стабилизирован на посто нном токе стопроцентной автономной обратной св зи. Так как в предложенном включений уменьшаютс также емкости требуемых конденсаторов,вс часть дополнительнго усилител может быть реализована миниатюрном исполнении. Повышение быстродействи функционального преобразовател при отсутствии надобности в пр мой св зи позвол ет выполнить функциональное преобразование без вли ни дрейфа усилител и тем самым повысить точность при обработке малых сигналов, а также чувствительность преобраз.овател .The use of an additional amplifier in conjunction with two resistors and capacitors is also useful in that in order to provide the required gain reduction at lower frequencies, instead of bulky expensive large-capacity capacitors, an integrated amplifier can be used, whose operation mode is also stabilized with a direct current of 100% autonomous feedback. Since in the proposed inclusions the capacitances of the required capacitors are also reduced, the entire part of the additional amplifier can be realized in a miniature version. Improving the speed of the functional converter in the absence of the need for direct communication allows you to perform functional conversion without affecting the drift of the amplifier and thereby increase the accuracy in processing small signals, as well as the sensitivity of the converter.

Claims

Invention Formula

A functional converter containing an operational amplifier whose input is connected via an input large-scale resistor to an input of a device and through a non-linear element to an output of an operational amplifier connected in series by large-scale feedback resistors connected between the output and input of an operational amplifier and a smoothing capacitor one plate of which is connected to a zero potential bus, characterized in that, in order to improve speed, an additional operational amplifier is introduced into the device Spruce, between the input and output of which are included additional series-connected feedback scale resistors, the common output of which is connected to another plate of the smoothing capacitor, and additional smoothing capacitors connected respectively between the input and output of the additional operational amplifier and the common output of the feedback large-scale resistors of the main operational amplifier.

Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Author's Certificate No. 513363, cl. G 06 G 7/26, 1973,

2. US patent 3566145, class, 307-235, published. 1971 (prototype).

D

d

F 7

t

Yu

-rX / J