Блок управляемой проводимости

 

Изобретение относится к области вычислительной, информационно-измерительной техники, радиотехники и может быть использовано, в частности , в цифровых мостах постоянного и переменного тока, в кодоуправляемых мерах электрического сопротивления (импеданса), в устройствах для моделирования динамических сигналов сопротивления и проводимости и т.д. Целью изобретения является расширение диапазона изменения проводимости . Блок управляемой проводимости содержит внешние информационные выводы 1 и 2, повторитель напряжения 3, умножающий цифроаналоговый преобразователь 4, масштабный алгебраический сумматор 5, имеющий первый вход 6 и второй вход 7, токозадающий резистор 8, шифратор 9. Поставленная цель достигнута благодаря введению в блок шифратора, выполнению умножителя в виде умножающего цифроаналогового преобразователя и новым связям между -составными элементами. 2 ил. S (Л со )п-А. О 00 4 СО Шш.у (jDue.f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

151146 06 6 7 !2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4031046/24-24; 4041890/24-24 (22) 27.02.86 (46) 15.05.87. Бюл,9 18 (71) Московский энергетический институт (72) В.Н.Малиновский и А.Л.Белоусов (53) 681.3(088.8) (56) Малиновский В.Н. Цифровые измерительные мосты. М,: Энергия, 1976, с.124.

Авторское свидетельство СССР

Ф 640310, кл. G 06 6 7/12, 1975, (54) БЛОК УПРАВЛЯЕМОЙ ПРОВОДИМОСТИ (57) Изобретение относится к области вычислительной, информационно-измерительной техники, радиотехники и может быть использовано, в частности, в цифровых мостах постоянного и переменного тока, в кодоуправляеÄÄSUÄÄ 1310849 А1 мых мерах электрического сопротивления (импеданса), в устройствах для моделирования динамических сигналов сопротивления и проводимости и т,д.

Целью изобретения является расширение диапазона изменения проводимости. Блок управляемой проводимости содержит внешние информационные выводы 1 и 2, повторитель напряжения 3, умножающий цифроаналоговый преобразователь 4, масштабный алгебраический сумматор 5, имеющий первый вход 6 и второй вход 7, токозадающий резистор 8, шифратор 9. Поставленная цель достигнута благодаря введению в блок шифратора, выполнению умножителя в виде умножающего цифроаналогового преобразователя и новым связям между составными элементами.

2 ил.

1310849

Для УЦАП 4 можно записать Овы» 4 =

= K4q U8„4 где К 4 — некоторый безразмерный коэффициент, знак которого может быть как положительным, так и отрицательным; q + — числовой эквивалент входного цифрового кода

ЦАП a q+ = f (q).

С учетом введенных обозначений, например при Кь = 1 и K, = 0

"8 — !в» К а ч ! в„- = ав 0„(1+ K4q ) 50

Изобретение относится к вычислительной информационно-измерительной технике, радиотехнике и может быть использовано, в частности, в цифровых мостах, в кодоуправляемых мерах 5 электрической проводимости (импеданса), в.устройствах формирования динамических проводимостей (импедансов), в перестраиваемых активных фильтрах и т,д.

Целью изобретения является расширение диапазона изменения проводимости, На фиг ° 1 приведена общая структурная схема блока; на фиг.2— схема одного из ее частных вариантов.

Блок управляемой проводимости (фиг.1) содержит внешние информационные выводы 1 и 2 блока, повтори20 тель напряжения 3, умножающий цифроаналоговый преобразователь (УЦАП) 4, масштабный алгебраический сумматор 5, имеющий первый вход 6 и второй вход

7, токозадающий резистор 8 ° шифратор

9,.цифроаналоговый преобразователь (IQQI) l О, Блок (фиг.1) работает следующим образом.

Входное напряжение Ов» прикладывается между клеммами 1 и 2. При этом в цепи (входной) возникает ток который лротекает через токозадающий резистор 8 и замыкается на ширину нулевого потенциала через внутреннее сопротивление выходного операционного усилителя (ОУ) масштабного алгебраического сумматора 5.

Выражение для входного тока имеет вид

Ов» - U5I = ""------- = G (,U - 0 ) ьх R 8 в» к °

8 где 0 - напряжение на выходе сумма-. тора 5, 45

Эквивалентная проводимость маъду клеммами 1 и 2

G„, = I Ä,„=G (1+К,q")

В зависимости от значения Ка, а также вида функций f(q) „можно полу— чать различные характеристики преобразования кода в проводимость. Проводимость резистора Gg выступает в качестве масштабного коэффициента.

Изменяя значение проводимости Ge, можно смещать диапазон выходных проводимостей преобразователя G в

1,2 сторону больших и малых значений.

При использовании широко распространенных двоичных умножающих ЦАП с числом разрядов входного кода

К : Ка = + 2 и (знак "-™ относится к ЦАП с инверсией входного напряжения, что соответствует варианту, показанному на фиг.1; допускается также использовать ЦАП без инверсии) десятичный эквивалент N-разрядного двоичного кода лежит в пределах

0 «(ц (2"- 1. и

При выборе Ка, = -2 ; ц = q (т.е. шифратор 9 осуществляет инверсию входного цифрового кода q) можно записать

G„2 =G в(1 q2 ) ==G в(чг 2 ) "- G q.2

Погрешность приближения при больших q достаточно мала, но и ее можно исключить, если использовать преобразователь входного кода в дополнительный (а не в инверсный), Возможен и другой способ — включение между входом (U) и выходом (1)

ЦАП 10 резистора сопротивлением

2 R<< . Таким образом, при названМ, ных условиях преобразователь позволяет осуществить линейное преобразование цифрового кода q в проводимость

С 2 теоретически от нуля до значения G в (1-2 ), -й

При К = -2 К q = q (т.е, входной код передается без изменения

Р что равносильно отсутствию шифратора 9)

G, = С,(1-q.ã " ), т.е. получают линейный преобразователь кода в проводимость cD смещенным нулем и отрицательным коэффици- ентом преобразования. В рассмотренных случаях выбор (K I>I позволяет реализовать эквивалентную отрицательную проводимость G„

4,2

При К = 2 " (ЦАП знака напряжения); получаем нелинейный кода в проводимость узкого диапазона со лем) 1310849

4 без инверсии

К =-1; q+=q преобразователь (преобразователь смещенным ну+Gq 2 >

-М с„, = GS(1+ q 2")

Значение G42 изменяется приблизительно в два раза при изменении 10 десятичного эквивалента входного кода в пределах 0 ь q g 2 „, что позволяет получить малую дискретность установки G <,г °

В частном варианте блока управляемой проводимости, приведенном на фиг.2, позиции 1-4 и 8-10 (за исключением отсутствующего шифратора 9) соответствуют позициям на общей структурной схеме фиг.1 ° Позицией 5 обо- 20 значен не масштабный алгебраический сумматор 5 в целом, а входящий в его состав операционный усилитель (ОУ), позициями 6 и 7 обозначены масштабные резисторы, соответствуЮщие на фиг.1 входам 6 и 7. Схема фиг.2 содержит также масштабные резисторы 11 и 12.

Блок управляемой проводимости (фиг.2) работает следующим образом, 30

Входное напряжение Us прикладывается между выводами 1 и 2. При этом в цепи 1-2 возникает ток 1з», который протекает через токозадающий резистор 8 и замыкается на шину 35 нулевого потенциала через внутреннее сопротивление ОУ 5.

При анализе схем с решающими усилителями на ОУ традиционными являют.40 ся.следующие допущения: входнбе сопротивление и коэффициент усиления

ОУ стремятся к бесконечности, входные токи и ЭДС смещения отсутствуют.

Поскольку все ОУ в данной схеме охва45 чены глубокими отрицательными обратными связями по напряжению, то их эквивалентные выходные сопротивления можно принять близкими к нулю.

С учетом сделанных допущений мож0 но записать выражение для входного тока, аналогичное выражению для схемы блока на фиг.l:

ОВ» О5

1 ВХ р g(8» 5) °

=G(,О - U

8 55 где О - напряжение на выходе ОУ 5.

Введем следующие обозначения:

Re.

К = — —, К

Rg+

Для ЦАП 4 можно записать где К4 — безразмерный коэффициент, знак которого может быть как положительным, так и отрицательным;

q - числовой эквивалент входного управляющего кода.

Для распространенного варианта умножающего ЦАП с прямым двоична й-разрядным кодом О и 2 -1 Ч

К q = + 2 (знак "-" соответствует

ЦАП с инверсией, вариант которого показан на фиг.2).

С учетом введенных обозначений

Овх(! + К1) K + Usx К Ч " (! + K„)(! - К)

8Х С1о О » (! (1 (1 + К ) К вЂ” К q.(! + К,)(! - К,)) Эквивалентная проводимость между выводами 1 и 2

G =---=G (! - (1+K,)К1Вх и — О „— ш г — К q.(1 + К.1)(1 - К2Ц

В зависимости от зчачений безразмерных коэффициентов К,К1,К2 можно получить различные виды функций преобразовании кода в проводимость, При этом проводимость токозадающего резистора выступает в качестве масштабного коэффициента, имеющего размерность, Изменяя значение проводи- „ мости G, можно смещать диапазон выходных значений блока в сторону больших или малых значений, В частности можно реализовать микроэлектронный преобразователь кода в проводимосТь, максимальное значение которой будет достигать 0,1 Ом и более (менее 10 Ом) .

В выражение для G „ не входят абсолютные значения сопротивлений

R -Rg а входят лишь безразмерные коэффициенты, характеризующие отношения этих величин. Стабильность отношения сопротивлений обеспечивается по микроэлектронной технологии значительно проще, чем стабильность базовых номиналов (абсолютных значений сопротивлений).

При К =+2 - К1 = ° Кг = 0>5 (что означает R ах R ; Rg = Вз) получаем

1310849 6 (эквивалентной проводимости G < < )

t блока. В частности, можно построить преобразователь кода в сопротивление с обратной зависимостью эквивалентного сопротивления К.1 от входного

I цифрового кода. т.е. в преобразователе реализована прямо пропорциональная зависимость эквивалентной проводимости G, z числовому эквиваленту входного цифрового кода (знак "+" в последнем выражении относится к ЦАП с инверсией, что соответствует фиг„2).

При К = -2 1 К = е5» К7

= 0,6 (что означает R = 1,5 R ;

R11 = 1,5 R>) получаем 1о т.е. блок позволяет осуществить линейное биквадратное преобразование входного цифрового кода в проЬодимость. При условии 0 q c 2 " знак эквивалентной проводимости Gqд отрицательный, при 2 c q c 2 -1

М- м знак G y - положительный.

При К4 = 2 "; К„= 1/2; K = 1/3 .(что означает R< = 0,5 R ; R>

= 0,5 Rg) получаем

L1 G„(0 5 — q 2 )

В двух последних случаях можно использовать представление входной цифровой информации в различных модификациях двоичного кода (прямом, смещенном, дополнительном, обратном и т,д,) °

При выборе других значений К„ и

К можно получить иные виды функций преобразования и различные диапазоны изменения .выходной проводимости

Формула изобретения

Блок управляемой проводимости, содержащий повторитель напряжения, токозадающий резистор, один из выводов которого подключен к первому внешнему информационному выводу блока и к входу повторителя напряжения, и масштабный алгебраический сумматор выход и первый вход которого подключены соответственно к свободному выводу токозадающего резистора и к выходу умножителя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения диапазона изменения проводимости, он дополнительно .содержит

25 шифратор, а умножитель в нем выполнен в виде умножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговый информационный вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, а цифровой вход подключен через шифратор к управляющему входу блока, второй вход

4 масштабного алгебраического сумматора и второй внешний информационный вывод блока соединены соответственно с выходом повторителя напряжения и

35 с шиной нулевого потенциала.

Ш / 2

ВНИИПИ Заказ 1899/47 Тираж 673 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4