SU752377A1 - Функциональный преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известен универсальный функциональный преобразователь, содержащий входной И выходной инверторы, резистивный делитель входного напряжения, компараторы, ⁵ коммутирующие устройства, управляемые ключи на полевых транзисторах и сопротивления, задающие крутизну и смещение каждого участка аппроксимации, реализующий кусочно-линейную аппроксимацию /функций £1] .

Его недостатком является сложность настройки, осуществляемой заменой резисторов. 15

Наиболее близким техническим решением является преобразователь, содержащий инвертор с первым масштабным резистором в цепи обратной связи, вход ко^ торого через второй масштабный резистор соединен со входом преобразователя и первыми входами компараторов, вторые входы компараторов подключены к соответствующим в· 1водам резистивного Дели— теля напряжения, включенного между выходом источника опорного напряжения и шиной нулевого потенциала, выход каждого компаратора подключен к управляющим входам соответствующей пары управляемых ключей, выходы которых соединены с инвертирующим входом выходного операционного усилителя с третьим масштабным резистором в цепи обратной связи, неинвертирующий вход выходного операционного усилителя через балансировочный резистор соединен с шиной нулевого потенциала и через четвертый масштабный резистор — со средним выводом потенциометра балансировки напряжения, подключенного к выходам источника опорного напряжения, инвертирующий вход выходного сумматора через переменный масштабный резистор соединен со входом преобразователя, вход первого управляемого ключа каждой пары управляемых ключей через токозадающий резистор соединен со средним выводом соответствующего потенциометра установки напряжения смещения.

подключенного к выходам источника: опорного напряжения, а вход второго управляемого ключа соединен со средним выводом соответствующего потенциометра задания крутизны через входной масштабный резистор, первый вывод каждого потенциометра задания крутизны соединен с выходом инвертора, а второй вывод - со входом преобразователя [2} ,

Его существенным недостатком является сложность, обусловленная применением большего количества ключей на полевых транзисторах.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Это достигается тем, что в функциональном преобразователе, содержащем η ключей, делитель напряжения, инвертор, вход которого является входом преобразователя, η потенциометров задания крутизНЫ} подключенных неподвижными контактами ко входу и выходу инвертора, η резисторов задания крутизны, подключенных к подвижным контактам потенциометра задания крутизны, источник опорного напряжения , подключенный средним выводом к шине нулевого потенциала, 0+1 потенциометров задания напряжения смещения, подключенных неподвижными контактами к выходам ния., η + 1 смещения, контактам жения смещения, выходной операционный усилитель, неинвертирующий выход которого соединен со свободным выводом П +1 резистора задания напряжения смещения и через балластный резистор с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход - с выходами ключей и через переменный входной резистор - со входом преобразователя, между выходом выходного операционного усилителя, являющимся выходом преобразователя и его входом включен резистор обратной связи,п компараторов, подключенных первыми входами ко входу инвертора, вторыми входами - к выходам делителя напряжения; включенного между шиной нулевого потенциала и выходом источника опорного напряжения, а выходами - к управляющим входам ключей, вход каждого ключа соединен со свободными выводами соответствующих ему по номеру резистора задания крутизны и резистора задания напряжения смещения.

источника опорного напряжерезисторов задания напряжения подключенных к подвижным потенциометров задания напря35

На чертеже приведена схема функционального преобразователя.

' Функциональный преобразсватель содержит инвертор 1, источник 2 опорного напряжения, делитель напряжения 3, η компараторов 4д ,... 4_П ,П +1 потенциометров задания напряжения смещения 5₄5_{п+/) п} потенциометров задания крутизны ,... 6^, п+1 резисторов задания напряжения смещения 7* .... 7_{п+д t} П резисторов задания крутизны 84 ,...

_п , ключей 9_χι... 9_П ,балластный резистор 10, выходной операционным усилитель 11, резистор обратной связи 12, входной переменный резистор 13.

Преобразователь работает следующим образом.

Входное напряжение подается на первые входы каждого из компараторов 4₄ - 4_П , а на вторые входы подаются опорные напряжения U4, U<2 L>_n ^от делителя напряжения 3, задающие положение узлов аппроксимации.

При Ugy. < U л все компараторы 4'4.....4_П находятся в состоянии, при котором все ключи 9_П закрыты, и выходное напряжение операционного усилителя где равно ί,

К = — ~ ⁰ D

R 4 - сопротивление резистора. 12 обратной связи;

R - сопротивление переменного входного резистора 13;

&₀- напряжение начального смещения, задаваемое потенциометром 5_П1.₄ и резистором 7г>+4 ^и 1°· ϋχ>υ выходной сигнал

При компаратора 4 ₄ открывает ключ 9 ₄ и выходной сигнал преобразователя можно записать в следующем виде где К - коэффициент, определяемый положением среднего вывода потенциометра 6 ₄ и величиной сопротивления входного резистора 8 ₄ ;

4 - напряжение смещения, определяемое положением среднего вывода потенциометра 5 ₄ и величиной сопротивления токозадающего резистора 7₄ .

Аналогична работа преобразователя на следующих участках линейной аппроксимации при f_%>U_gx>U_a/U₄>U_ex>U₃₍..., VVn,’ где h - количество линейных участков аппроксимации.

Число участков аппроксимации воспроизводимой функции выбирается в зависимости от требуемой точности преобразо- ₅ вания.

Преобразователь может воспроизводить функции монотонно возрастающие, монотонно убывающие, а также функции имеющие перегибы и разрывы. ю

В качестве компараторов 4γ,,..,4_π , инвертора 1 и выходного операционного усилителя можно, например, использовать , интегральные операционные усилители, а в качестве ключей - полевые транзисто- 15 ° ры.

Предлагаемый преобразователь имеет при одинаковом количестве участков аппроксимации в два раза меньше ключей, чем известный, что позволяет упростить 20 его. структуру и снижение стоимости.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к области аналоговой вычислительной техники. Известен универсальный функцисиальный преобразователь, содержащий входной ц выходной инверторы, резистивный делитель входного напр жени , компарат фы, коммутирующие устройства, управл емые ключи на полевых транзисторах и сопротивлени , задающие крутизну и смещение каждого участка аппроксимации, реализующий кусочно-линейную аппрсжсимацию /функций i . ЕГО недостатком  вл етс  сложность настройки, осуществл емой заменой резисторов . Наиболее близким техническим рещением  вл етс  преобразователь, содержащий инвертор с первьпл масштабо-ызл резистором в цепи обратной св зи, вход ко торого через второй масштабный резистор соединен со входом преобразовател  и первыми входами компараторов, вторые входы компараторов подк 1ючены к соог ветствующим в- тводам резистивного Дели- тел  напр жени , включенного между В№ходом источника опорного напр жени  и шиной нулевого потенциала, выход каждого компаратора подключен к управл ющим входам соответствующей пары управл емых ключей, выходы котсрых соединены с инвертирующим входом вькодного операционного усилител  с третьим масштабным резистсчэом в цепи обратной св зи, неинвертирующий вход выходного операционного усилител  через балансировочный резистор соединен с щиной нулевого потенциала и через четвертый масштабный р. зистор - со средним вьшодом потенциометра балансировки напр жени , подклю- ченног,о к выходам источника опорного напр жени , |швертирующий вход выходного сумматора через переменный масштабный резистор соединен со входом преобразовател , вход первого управл емого ключа каждой пары управл емых ключей через . токозадающий резистор соединен со средним выводом соответствующего потенциометра установки напр жени  смещени . подключенного к выходам источника: опорного напр жени , а вход второго управл емого ключа соединен со средним вьтодом соответствующего потенциометра задани  крутизны через входной масштабный резистор, первый вывод каждого потенциометра задани  крутизны соединен с выходом инвертора, а второй вывод - со входом преобразовател  23 , Его существенным недостатком  вл етс  сложность, обусловленна  применением большего количества ключей на полевых транзисторах. Цель изобретени  - упрощение устройства . Это достигаетс  тем, что в функцио нальном преобразователе, содержащем о ключей, делитель напр жени , инвертор вход которого  вл етс  входом преобразо вател , п потенциометров задани  крут из ны. подключенных неподвижными контактами ко входу и выходу инвертора, П ре зисторов задани  крутизны, подключенных к подвижным контактам потенциометра за дани  крутизны, источник опорного напр жени  , подключенный средним выводом к шине нулевого потенциала, Р +1 потенциометров задани  напр жени  смещени , подключенных неподвижными контактами к выходам источника опорного напр жени , г -« 1 резисторов задани  напр жени  смещени , подключенных к подвижным контактам потенциометров задани  напр жени  смещени , выходной операционный усилитель, неинвертирующий вькод которого соединен со свободньп выводом п +1 резистора задани  напр жени  смещени  и через балластный резистор с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход - с выходами ключей и через переменный входной резистор - со входом пр образовател , между выходом выходного операционного усилител ,  вл ющимс  выходом преобразовател  и его входом вклю чен резистор обратной св зи,п компараторов , подключенных первыми входами ко входу инвертора, вторыми входами - к выходам делител  напр жени ; включенного между шиной нулевого потенциала и выходом источника опорного напр жени , а выходами - к управл ющим входам клю чей, вход каждого ключа соединен со свободньпли выводами соответствующих ему по номеру резистора задани  крутизны и резистора задани  напр жени  смещени . На чертеже приведена схема функционального преобразовател . Функциональный преобразователь содержит инвертор 1, источник 2 опорного напр жени , делитель напр жени  3, п компараторов 4д ,... 4 ,П +1 потенциометров задани  напр жени  смещени  5,... Sf. потенциометров задани  крутизны 6д ,... Ь, п+1 резисторов задани  напр жени  смещени  7д П резисторов задани  крутизны 8 Q , ключей 9,... 9rv , балластныйрезистор 1О, выходной операционньш усилитель 11, резистор обратной св зи 12, входной переменный резистор 13. Преобразователь работает следующим образом. Входное напр жение подаетс  на первые входы каждого из компараторов 4 - 4, , а на вторые входы подаютс  оперные напр жени  U;(, ,...т UD от делител  напр жени  3, задающие положение узлов аппроксимации. При Ugy, Уд все компараторы наход тс  в состо нии, при котором все ключи 9,... QD закрыты, и выходное напр жение операционного усилител  11 равно и„....к.. R / сопротивление резистора. 12 обратной св зи; 1 - сопротивление переменного входного резистора 13; напр жение начального смещени , задавае у1ое потенциометром 5) и резистором 7п- и 10. При ( выходной сигнал компаратора 4 / открывает ключ 9. и выходной сигнал преобразовател  можно записать в следующем виде Uet,a(S)., где к . - коэффициент, определ емый положением среднего вьшода потенциометра 6 и величиной сопротивлени  входного резистора 8;, ; Ь 4 напр жение смещени , определ емое положением среднего вывода потенциометра 5 и величиной сопротивлени  токозадающего резистора 7 . Аналогична работа преобразовател  на следующих участках линейлой аппрсжсимациипри ,U,j,,..,, V где h - количество линейных участков аппроксимации. Число участков аппроксимации воспро изводимой функции выбираетс  в зависи мости от требуемой точности преобразовани . Преобразователь может воспроизводит функции монотонно возрастающие, монотонно убывающие, а также функции имею щие перегибы и разрьты. В качестве компараторов 4,,..,4р, , инвертора 1 и выходного операционного усилител  можно, например, использовать интегральнью операционные усилители, а в качестве ключей - полевые транзисторы. Предлагаемый преобразователь имеет при одинаковом количестве участков аппроксимации в два раза меньше ключей, чем известный, что позвол ет упростить его. структуру и снижение стоимости. Формула изобретени  Функциональный преобразователь, содержащий п ключей, делитель напр жени  инвертор, вход которого  вл етс  входом преобразовател , fV потенциометров задани  крутизны, подключенных неподвижным контактами ко входу и выходу инвертора П резисторов задани  крутизны, подключенных к подвижным контактам потенцирметров задани  крутизны, источник опор ного напр жени , подключенный средним выходом к шине нулевого потенциала, ( П+1) потенциометров задани  напр же776 ни  смещени , подключенных неподвиж- . ми контактами к выходам источника ного напр жени , () резисторов задани  напр жени  смещени , подключенньк к подвижным контактам потенциометров задани  напр жени  смещени , выходной операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен со свободным вь водом (т +1)-го резистора задани  напр жени  смещени  и через балластный резистор с шиной нулевого потенциала, инвентирующий вход - с выходами ключей и через переменный входной резистор - со входом преобразовател , между выходом выходного ойерационного усилител ,  вл ющимс  выходом преобразовател  и его входом включен резистор обратной св зи, | компараторов, подключенных первыми входами ко входу инвертора, вторыми входами - к выходам делител  напр жени , включенного между шиной нулевого потенциала и выходом источника опорного напр жени , а выходами - к управл ющим входам ключей, отличающийс  тем, что, о целью упрощени  структуры, вход каждого ключа соединен со свободными выводами соответствующих ему по номеру резистора задани  крутизны и резистора задани  натхр жени  смещени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 362270О, кл. 235-197, 1971.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 598092, кл. Q-Об О 7/26, 1978 (прототип).