Функциональный блок

 

(11) 568057

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено29,12,75 (21) 2303809/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.08.77. Бюллетень №29 (4Б) Дата опубликования описания 15.09.77 (51) М. Кл. 06 С» 7/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо донам изобретений н открытий (53) УДК 681.335, (088,8) (72) Авторы изобретения

В. Е. Прокофьев и Г. Н. Азаров

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ БЛОК

Изобретение относится к области аналоговой и гибридной вычислительной техники и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, в том числе и в се» точяых электроинтеграторах, для решении за- 5 дач теории поля, в адаптивных системах управления и в других устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве линейного управляемого и нелинейного резистивИого элемента, блока нелинейных функций для Е0 выполнения алгебраических операций. 1звестны блоки нелинейных функций, рассчитанные на воспроизведение простейших анадитических функций одной, двух или трех переменных с кусочно- линейной аппроксимацией Е5 на основе нелинейного элемента с потенциально-заземленными полупроводниковыми диодами $1).

Такие блоки характеризуются сложностью схемы, нестабильностью характеристик во 20 времени и невозможностью менять в широких пределах выходные параметры в зависимости от управляюшего сигнала по требуемому закону с высокой точностью.

Указанные недостатки нелинейных функци- 25

2 онютьных блоков в значительной степени устраняются в известных схемах компенсационных множительно-делктельных устройств, в которых и качестве управляемых элементов

° используются линеаризованные полевые гранзисторы (21.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является функ-циональный блок, содержаший масштабные резисторы, линеаризованные полевые транзисторы, первый дифференциальный усилитель, элемент с управляемым сопротивлением, выполненный на полевом транзисторе и втором дифференциальном усилителе, первый вход которого подключен к истоку полевого транзис тора и к выходу блока, и через первый масштабный резистор к шине нулевого потенциала, второй вход второго дифференциального усилителя подключен через второй масштабный резистор к стоку полевого транзистора, и к первому входу блоха; к выходу первого дифференциального усилителя подключены через третий и четвертый масштабные резисторы затворы линеаризованных полевых транзисторов, исток первого линеаризованного полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала, а сток - к второму входу второго дифференциального усилителя, первый вход первого дифференциального усилителя подключен через пятый масштабный резис5 тор к второму входу блока (31.

Недостаток этого блока состоит в том, что ис..ок одного линеаризованного полевого транзистора подключен ко входу усилителя, потенциал которого не фиксирован, а на сток того же транзистора управляющий сигнал подается непосредственно и не может превышать иэ условий линеаризации величины порядка (0,8 — 1)В. Кроме того, известный элемент характеризуется наличием систематической t5 ошибки, поскольку выражение для выходного сопротивления функционального элемента спра ведливо при условии, что сопротивление дополнительного полевого транзистора значи° тельно превышает величину сопротивления резистора обратной связи, включенного после довательно с дополнительным полевым транзистором. Недостатки снижают точность известного функционального элемента и ограничивают область его применения.

Целью изобретения является повышение точности и расширения области применения полевого транзистора.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом функциональном блоке исток второго линеаризованного полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала, а сток - к первому входу первого дифференциального усилителя, второй вход которого является третьим входом блока.;

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема функционального блока.

Функциональный блок содержит масштабные резисторы, 1-3, полевые транзисторы

4-6, дифференциальные усилители 7; 8, эле- 40 мент с управляемым сопротивлением, выполненный на полевом транзисторе 6, дифференциальном усилителе 8 и резисторах 2 и 3 ,Бля линеаризации характеристик полевых

:транзисторов 4, 5, которые работают в оми- 45 ческой области и используются в схеме в качестве линейной управляемой проводимости, включены высокоомные масштабные резисторы 9-12 Таким образом, эти полевые транзисторы являются линеариэованными.

50 .Йифференциальный усилитель 7 вместе с линеаризованными полевыми транзисторами и масштабным резистором 1 представляют со.бой компенсационную схему преобразования напряжения U в проводимость Я канала

&( полевого транзистора 5. Полевые линеаризованные транзисторы 4 и 5 управляются одним и тем же .выходным напряжением дифференциального усилителя, иоэтому при равенстве их напряжений отсечки )) проводи- О отс мость Л канала полевого) транзистора 5

&1 равна:

2 1 Uj ) 2

g К1Ч,U2 К1 Р1 (2) т ос 261 где R — сопротивление резистора 3

R — сопротивление резистора 2; и сопротйвление R резистора 3 и равно: рЭ ос 20) 2

После подставки в (3) вместо g выражения (1 ) получим:

2 (2 р —. — — -м р — — ч (4)

РЭ ОС 2 g р у ОС 2 g Я ОС

2 1

Если выполнить условие, что

2 то (4) можно записать так: 1, рэ ос ц

2 из которого следует, что относительно сигнала ц . функциональный блок представляет свойства линейно-управляемого напряжения сопротивления, а относительно U -линейно2 управляемой проводимости.

Как следует из (6),предлагаемый функциональный блок может быть использован не только как линейный управляемый резистивный элемент, но и как нелинейное сопротивление с квадратичной вольтамперной характеристикой вида J — AU (при этом U2 - U à U =сонь ) или вида ."1= A U5 (при этом U = Uoo а U = сапы. ) где Ц - рабочее напряжение, прикладываемое к одному входу блока;

Ц вЂ” сигнал снимаемый с выхода; — ток, протекающий через полевой транзистор 6 и резистор 3.

Если в качестве выходного сигнала взять напряжение Ц = )К, то функциональный ос oñ где К1 и К вЂ” коэффициенты, характеризующие свойства полевых транзисторов 4 5 соответственно;

Ц Ц вЂ” прикладываемые к входным 1 2 блока, управляющие напряжения;

Я вЂ” сопротивление резистора 1.

Операционный усилитель 8 управляет транзистором 6 (который вместе с масштабными резисторами 2, 3 представляет собой элемент с управляемым сопротивлением), сопротивление его включает в себя сопротивление полевого транзистора 6, равное:

568057 блок может быть использован в качестве блока нелинейнь|х функций, в том числе множительно-целительного устройства, так как:

«2 ос з ц (7) Предлагаемый функциональный блок имеет следующие преимущества.

Полученное выражение для величины выходного сопротивления включает в себя сонротивление, в то время как при матемаос тическом описании известного функпиональнаго элемента предполагалось, что R сс R, ос т

1О

Формула изобретения

Функциональный блок, содержащий масштабные резисторы, линеаризованные полевые ф и им пренебрегали.

Блок прост в изготовлении, настройке и эксплуатации, поскольку линеаризованные полевые транзисторы 4, 5 своими истоками подключены к фиксированному готенциалу 2О земля, а величины сопротивлений масштаб;, ных резисторов 1 и 2 исходя из условия (5) легко могут быть подобраны экспериментально, для чего необходимо добиться при равенстве IU и,V одинакового падения нап д ряжения на линеаризованных полевых транзисторах 4, 5, В отличие от известного устройства сигналы, подаваемые на входы блока, должны быть не противоположного, а одинакового 56 знака, что исключает необходимость применения инверторов при использовании функционального блока в качестве нелинейного сопротивле ния.

35 транзисторы, первый дифференциальный усилитель, элемент с управляемым сопротивлением, выполненный на нолевом транзисторе и втором дифференциальном усилителе, первый вход которого подключен к истоку- полевого транзистора и к выходу блока, и через первый масштабный резистор к шине нулево1 о потенциала,второй вход второго дифференциального

1 усилителя подключен через второй масштабный резистор к стоку полевого транзистора и к первому входу блока;. к выходу первого дифференциального усилителя подключены через третий и четвертый масштабные резисторы затворы линеаризованных полевых транзисторов, исток первого линеаризованного полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала, а сток - к второму входу второго дифференциального, усилителя, первый вход первого дифференциального усилителя подключен через пятый масштабный резистор к второму входу блока, о т л и ч à io шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения, области применения, исток второго линеариэованного полевого транзистора подключен-к шине нулевого потенциала, а стокк первому входу первого дифференциального усилителя, второй вход которого является третьим входом блока.

Источники информация, принятые во внимание при экспертизе:

1. Смолов В. Б.. Аналоговые вычислительные машины, Высшая школа, М., 1972, с. 258-294.

2. Прокофьев B Е,: Применение полевых транзисторов в аналоговых функциональных устройствах. Электромеханика" Изв. высших учебных заведений, № 6, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 476572, кл. G 06 5 7/26, 1973.

Составитель Л. Снимпищова

Редактор Е, Вратчикова.Техред Н. АндрейчущКорректор Е. Папи

2акаэ 2803/36 Тираж 818 Подписное

UHHHllH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4