Диодный функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в системах управления и в специализированных и аналоговых вычислительных машинах для осуществления кусочно-линейной аппроксимации монотонно возрастающей непрерывной функции. Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя. Цреобразователь содержит операционный усилитель 1, выход которого является выходом функционального преобразователя, п диодно-резисторньгх элементов, каждый из которых состоит из трех масштабных резисторов 2,,3; и 4; и коммутирующего диода 5,, и компенсирующую цепь, состоящую из компенсирующего диода 6 и двух токозадающих резисторов 7, и 7 . Поставленная цель обеспечивается компенсацией элементами компенсирующей цепи погрешности функционально-с го преобразователя, возникающей вследствие технологических, температурньгх и временных характеристик входных коммутирующих диодов. 3 ил. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1

Д1) 4 G 06 G 7/26 ь=% °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

+ ujn

° °

° ° ° °

° ° °

° ° ° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4086192/24-24, 4099985/24 (22) 13.05.86 (46) 07.01.88 ° Бюл. N 1 (71) Московский институт электронной техники (72) Ю.A Тарасов, О.Н.Зимарин и А.О.Шубин (53) 681.3(088.8) ,(56) Авторское свидетельство СССР

))- 943759, кл. G 06 С 7/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

)) 997050, кл. С 06 G 7/26, 1983. (54) ДИОДНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в системах управления и в специализированных и аналоговых вычислительных машинах для осуществления кусочно-линейной аппроксимации монотонно возрастающей непрерывной функции. Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя. Преобразователь содержит операционный усилитель 1, выход которого является выходом функционального преобразователя, и диодно-резисторных элементов, каждый из которых состоит иэ трех масштабных резисторов 2;,3; и 4; и коммутирующего диода 5,, и компенсирующую цепь, состоящую из компенсирующего диода 6 и двух токозадающих резисторов 7, и

7 . Поставленная цель обеспечивает2 ся компенсацией элементами компенсирующей цепи погрешности функционально- с

Ж го преобразователя, возникающей вследствие технологических, температурных и временных характеристик входных коммутирующих диодов. 3 ил.

1365101

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в системах управления, специализированных универсальных и аналоговых вычислительных машинах.

Целью изобретения является повышение точности работы преобразователя.

На фиг.1 приведена принципиальная 1р схема функционального преобразователя; на фиг.2 — график, отображающий принцип работы функционального преобразователя при воспроизведении им функций, расположенных в первом квад- 15 ранте; на фиг.3 — то же, при воспроизведении функций, расположенных во втором квадранте.

Диодный функциональный преобразователь (фиг.1) содержит операционный 2р усилитель 1, выход которого является выходом функционального преобразователя, п диодно-резисторных элементов, каждый i-й из которых состоит из трех масштабных резисторов 2-4 25 и коммутирующего диода 5, соединенного первым выходом (анодом) с объединенными выводами этих масштабных резисторов, вторые выводы (катоды) коммутирующих диодов 5; объединены и 30 подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя 1. Первый диодно-резисторный элемент в частном случае может состоять только из двух резисторов 2< и 4i. Свободные выводы масштабных резисторов 2,, 3; и 4;

35 соединены соответственно с входом функционального преобразователя, шиной опорного напряжения и шиной нулевого потенциала. Компенсирующая 40 цепь состоит из компенсирующего диода 6 и двух токозадающих резисторов

7, и 7 одинакового номинала. К неинвертирующему входу операционного усилителя 1 подсоединен первый вывод токозадающего резистора 7, к инвертирующему входу операционного усилителя подсоединены первый вывод второго токозадающего .резистора 7 вторые выводы токозадающих резисторов 7, и 7 подсоединены к шине опорного напряжения. Компенсирующий диод 6 подключен первым выводом (анодом) к инвертирующему выходу операционного усилителя, а вторым выводом (катодом)55 к его инвертирующему входу.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии входного напряжения, т.е. U О, на аноды каждого иэ и коммутирующих диодов 5 от шины опорного напряжения подаются опорные напряжения через делители напряжения (фиг.1) с соответствующими коэффициентами деления, определяемыми начальными значениями у„(0), у (О), у (О),..., у„(0) элементарных линейных характерйстик, при помощи которых осуществляется независимая кусочно-линейная аппроксимация (фиг.2).

Напряжение на анодах коммутирующих диодов 5 при U =0 определяется следующим образом:

R41

U =U оп

R4i

21

R4

Кэ;

R4

Ее э — U

U6,- =max

R4i R <1

1 + †+ —

R; R, При увеличении входного напряжения U в узлах аппроксимации моделирующей функции происходит поочередное отпирание коммутирующих диодов

5, — 5„, при этом крутизна каждой из и элементарных линейных характеристик (фиг.3) определяется выражением

R4i

k, = lgai

К ;

R4i R41

1 + — + —, К), К, Пренебрегая погрешностью операционного усилителя 1 из-за конечности коэффициента усиления k и напряжения смещения U,„, напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя определяется

U = U = max (U — + U — х

R4 i R„, 6- 6+ Ов э 2i

1 х — U

R4i R4

+ -- +

R2, RSi

При этом налряжение Б на выходе функционального преобразователя определяется следующим соотношением:

В точке объединения катодов всех коммутирующих диодов 5, т.е. на неинвертирующем входе операционного усилителя 1, выделяется напряжение, наибольшее из всех поданных на катоды

1365101

U =max (U — +U — ) х

R4, К4, 1 оп R к

x — — --,— — —;—

R4l R4, 1+--+

R2 R3 к1 6 где U — напряжение на компенсирующем диоде 6.

Ток, протекающий через коммутирую- 10 щие диоды 5, — 5„, зависит от величины входного сигнала на каждом участке аппроксимации, и поэтому падение напряжения U; íà i-ом коммутирующем диоде не является постоянной величи- 15 ной. Но, поскольку величины сопротивлений резисторов 7, и 72 принимаются равными, т.е. К3, = R>z, и кроме того, напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах операционного 20 усилителя paBHbl Бр = Ug, MoxHo утверждать, что токи, протекающие через открытый коммутирующий диод 5; и компенсирующий диод 6, равны I3;= ? следовательно, падения напряжения на- 25 них также равны Б = У .

Таким образом, на выходе диодного функционального преобразователя (фиг.1) при использовании диодов

5,-5„ и 6, изготовленных в едином тех-30 нологическом процессе, на одной подложке осуществляется компенсация погрешности преобразователя, возникающая из-за нестабильности характеристик диодов 5, -5 „, применяемых в схеме выдсления наибольшего, при этом величины сопротивлений R u R выбиli тг раются из условия работы диодов 5, -5 и 6 на линейном участке характеристик. 40

Напряжение на выходе функционального преобразователя окончательно определяется выражением

R41

U ° — + U

R2i

U =max

К4, + -- +

R2;

R4i

R3> и не зависит от характеристик коммутирующих диодов 5, во всем диапазоне входных сигналов и рабочем диапазоне температур °

При воспроизведении функций,расположенных в других квадрантах, а также функций с убывающей или возрастающей первой производной структура и свойства функционального преобразователя не меняются. Например, для воспроизведения функции вида по фиг.3 достаточно в схеме (фиг. 1) изменить полярность включения всех диодов на противоположную и изменить знак опорного напряжения на положительный. При этом напряжения на выходе функционального преобразователя определяются выражением

R„R»1 1

U„= min U

+ 11 опR Р Н3 R3

21 !

21 формула изобретения

Диодный функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, первый и второй токозадающие резисторы, компенсирующий диод и п диодно-резисторных элементов, каждый из которых состоит из трех масштабных резисторов и коммутирующего диода, соединенного первым выводом с первыми объединенными выводами масштабных резисторов, вторые выводы масштабных резисторов каждого из диодно-резисторных элементов подключены соответственно к входу преобразователя, к шине опорного напряжения и к шине потенциала, а вторые выводы коммутирующих диодов диодно-резисторных элементов объединены, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в нем объединенные выводы коммутирующих диодов подключены к неинввртирующему входу операционного усилителя и через первый токозадающий резистор к шине опорного напряжения, первый вывод компенсирующего диода соединен с выходом операционного усилителя, являющимся выходом преобразователя, а его второй вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилителя и через второй токоэадающий резистор — к шине опорного напряжения.

1365101

Составитель А.Маслов

Техред И.Верес Корректор С.Черни

Редактор О.Головач

Заказ 6612/43

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород,ул.Проектная, 4