Функциональный преобразователь

 

ОП И " и фlf

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик »714419

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (51) М. Кл.

G 06 G 7/26 (22) Заявлено 07.10.77 (21) 2533483/18 —.24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Фкударствеииьй коаитвт

СССР в делан извбрвтеиий и ютирытий

Опубликовано 05.02.80. Бюллетень № 5 (53) УД К681.335 (088.8) Дата опубликования описания 05.02.80 (72) Авторы изобретения

В, И. Губарь и С. В. Андреев

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известен функциональный преобразователь, построенный на основе кусочно-линейной аппроксимации функций, который содержит элементы формирования линейных аппроксими5 рующих отрезков (1).

Недостатком его является необходимость применения большого количества элементов для обеспечения высокой точности аппроксима10 ции.

Наиболее близким техническим решением" к данному является функциональный преобразователь, содержащий сумматор, источник опорно15

ro напряжения, и аппроксимирующих элемен- тов, один из входов каждого из которых подключен к выходу источника опорного напря>кения, вторые входы каждого из которых. подклю чены ко входу функционального преобразователя, 26 а выходы — ко входам сумматора, выход сукгматора является выходом устройства. Недостатком такого преобразователя являются значительные аппаратурные затраты при воспроизведении функций симметричных относительно биссектрисы координатного квадранта (2).

Целью изобретения является упрощение структуры функциональногд преобразователя за счет увеличения числа участков аппроксимации до 2п при воспроизведении функций симметричных относительно биссектрисы координатного квадранта.

Это достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, сумматор, и аппроксимирующих элементов, один из входов каждого из которых соедийен с выходом источника опорного напряжения, а выходы — с входами сумматора, дополнительно содержит дифференциальный операционный усилитель, два переключателя и компаратор; первый входкоторого подключен к выходу источника опорного напряжения, второй вход соединен с неинвертирующим входом дифференциального операционного уси- лителя и является входом функционального преобразователя, а выход — с управляющими входами первого и второго переключателей, первый неподвижный контакт первого переклю14419.т.е. симметричную ей относительно биссектри-, сы координатного квадранта. Поэтому в предлагаемом функциональном преобразователе аппроксимирующие элементы 7, 7,.....7

1 2""

5 аппроксимируют футткцию Овых = (Овх) при Овх(Ооп, и эти же схемы аппроксимируют продолжение требуемой функции при

Овх > Ооп.

Следовательно, по обе стороны биссектрисы !

О для аппроксимации используются одни и те же аппроксимирующие элементы 71,.... 7т1, в то время как в прототипе для каждого участка аппроксимации должен .быть использован свой аппроксимирующий элемент. Поскольку для получения высокой точности часто требуется

: до 20 участков аппроксимации, становится очевидным уменыпение аппаратурных затрат и упрощение структуры предлагаемого функционального преобразователя по сравнению с прототипом. При этом, в общем случае, не име. ет значения способ реализации аппроксимируюлцих элементов (пассивные диодные ячейки ;или активные на операционных усилителях) ,и способ соединения их между собой и сумматором, лишь бы производилась кусочнолинейная или кусочно-нелинейная аппроксимация функции. Например, можно показать, что

t для функции Овых- . ° при аппроксимаОВХ ции с постоянной относительной погрешностью, количество аппроксимирующих элементов

7,,....7п уменьшается в 2 раза, а дополнительно вводимые элементы лишь незначи . тельно усложняют функциональный преобразователь.

40

$0

3 - †;"7 чателя и второй неподвижный контакт второго переключателя соединены с выходом дифференциального операционного усилителя, инвертируннпий вход которого еоединен с подвижным контактом первого переключателя, первый неподвижный контакт второго переключателя и второй неподвижный контакт первого переключателя соединены с выходом суммато- . ра, подвижный контакт второго переключателя чвляе тся выходом функционального преобразоваМа фиг. 1 представлена блок-схема функционального преобразователя; на фиг. 2 показан график зависимости выходного напряжения

Оных функционального преобразователя от входного напряжения Овх

Функциональный преобразователь содержит источник 1 опорного напряжения, дифференциальный операционный усилитель 2, компаратор 3, первый и второй переключатели 4 и 5, сумматор 6, и аппроксимирующихэлементов

7,... 7,„, Функциональный преобразователь работает следующим образом. Пусть требуемая функция передачи функционального преобразователя Овых = Ф(0вх) является такой, что Uù =. т(Оввай г;е; симметричной относительно биссектрисы координатйого квадранта (фиг. 2). Такими функциями, например, являются гипербола Овых ! —

Оьх оярувноогв Оввгх- g-р д в др. Когда яадряжение на входе функциойального преобразователя Овх меньше напряжения Ооп источника 1.опорного напряжения (фиг. 2), то компаратор 3 . держит первый и второй переключатели 4 и 5 в положении а. При этом дифференци льртый операционный усилитель 2 работает в режиме повторителя напряжения и входное напряжение функционального преобразователя поступает на входы аппроксимирующих элементов 7 ...7„, выходные напряжения которых суммируются сумматором 6. Выходйое йайт1яжейКе сумматора 6 через второй переключатель 5 подается на выход функционального преобразователя, В результате получается кусочно-линей- 4, ная аппроксимация функции Оных = f (Uzg при Usx < Uon- Как только Овх станет больше Оо„компарaтоp 3 переводит йервьтй и второй переключатели 4 и 5 в положение 6, чем обеспечивает включение аппроксимирующих элементов 71, 72,....7, и сумматора 6 в цель отрицательной обратной связи дифференциального операционного усилителя 2. Известно, что прй включении функционального преобразователя в цепь отрицательной обратной связй операционного усилителя зависимость выходного напряжения операционного усилителя от входного представляет собой функцию, обратную функции передачи цепи обратной связи, Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий источник опорного напряжения, сумматор, и аппроксимирующих элементов, один из входов каждого иэ которых соединен с выходом источника опорного напряжения, а выходы— со входами сумматора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения структуры функционального преобразователя за счет увеличения числа участков аппроксимации до 2п, он содержит дифференциальный операционный усилитель, два переключателя и компаратор, первый вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, второй вход соединен с неинвертирующим входом дифференцйального операционного усилителя и является входом функционального преобразователя, а выход — с управляющими входами первого и второго переключателей, первый неподвижный контакт первого переключателя и второй неподвижный контакт второго переключателя соединены с выходом дифференциального опе. рационного усилителя, инвертируюший вход

714419

Составитель H. Балабошко

Тохред М.Келемеш КоРРектоР <Н. Стец

Редактор С. Равва

Тираж 751 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.;д. 4/5

Заказ 9291/48

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 которого соединен с подвижным контактом первого переключателя, первый неподвижный контакт второго переключателя и второй неподвижный контакт первого переключателя соединены с выходом сумматора, подвижный контакт второго переключателя является выходом функционального преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 273532, . кл. G 06 G 7/26, 1970.

2. Патент Японии Р 51-35336, кл. 97 /8/Â31, 1976 (прототип)