Функциональный преобразователь
<щ 737963
I, л
Союз Советских
Соцналнстнческнх
Республик
К АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61).Дополнительное к авт. свид-ву—
Р1 М )(2
G 06 G 7/26 (22) Заявлено 071277 (21) 2551547/18-24 с присоединением заявки ¹
Государственный. комитет
СССР оо делам изобретений н открытий.(23) Приоритет—
Опубликовано 300580, Бюллетень № 20 (53) УДИ 681.335 (088.8) Дата опубликоваии я описания 05 . 06 . 80 (72) Авторы изобретения
A. М. Прутт и Ю. М. Нейдлин (7! ) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к аналоговой вычислитель ной тех нике.
Известны функциональные преобразователи двухполярных сигналов, имеющие кусочно-линейную *арактеристику и по- 5 строенные на масштабных усилителях и диодно-резистивных цепях (1) . . Существенный недостаток таких преобразователей — значительное влияние рабочей температуры на вольт-амперные1О характеристики диодов, ограничивающее точность преобразователя при работе в широком диапазоне температур.
Наиболее близким техническим решением является функциональный преобра-15 эователь, содержащий масштабный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, и п аппроксимирующих элементов, каждый из которЫх. реализован на дифференциальном опера-20 ционном усилителе, между выходом и инвертирующим входом которого включен полупроводниковый диод, потенциометре, подвижный контакт которого соединен с неинвертирующим входом 25 дифференциального операционного усилителя, а один из неподвижных контактов — с шиной нулевого потенциала, и трех резисторах, первый иэ которых включен между инвертирующим входом 30 дифференциального операционного усилйтеля и шиной нулевого потенциала, а два других резистора образуют делу тель напряжения, выход которого соединен со свободным неподвижным контактом потенциометра, а входы являются входом функционального преобразователя и входом подключения опорного напряжения, выходами аппроксимирующих элементов являются инвертирующие входы дифференциальных операционных усилителей, выходы аппроксимирующих элементов подсоединены ко входу масштабного усилителя (2).
Для реализации каждой точки излома на выходной характеристике преобра» зователя требуется отдельный операционный усилитель, что приводит к существенному увеличению объема схемы, в особенности при аппроксимации нечетных функций знакопеременного аргумента.
Целью изобретения является упрощение функционального преобразователя двухполярных сигналов, осуществляющего кусочно-линейную аппроксимацию функций, Это достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий масштабный усилитель, выход которого
737963
Е R от
5 Ь
Е +р, R +R
5 Ь где E и Е + — нижний и веРхний уров ни огра ничения оперативного уси- . лителя 2, R< и  — сопротивления резисторов 5 и 6.
Операционный усилитель 2 работает в линейном режиме. Так как усилитель
2 охвачен цепью отрицательной обрат ной связи, то напряжение íà его инвертирующем входе повторяет напряжение на не инв ерти рующем входе, следова- 45 тельно эффективная величина шунтиру- .
° ющего резистора 4 стремится к беско.нечности, а входной сигнал попадает .на вход масштабного усилителя 1 без ослабления. Если входной сигнал пре- 50 обраэователя выйдет эа указанние пределы, операционный. усилитель 2 окажется в состоянии насыщения, а обратная связь будет разорвана. В этом случае цепь из резисторов 3-6 пред- 55 ставляет собой делитель напряжения, а сигнал на вход масштабного усилителя 1 будет поступать ослабленным, с коэффициентом передачи, равным
Положение точек излома на характеристике преобразователя H коэффициен- 65 является выходом функционального преобразователя, аппроксимирующий элемент, реализованный на дифференциальном операционном усилителе, неинвертирукаР1Й вход которого соединен с .входньм резистором, инвертирующий вход через масштабный резистор — с шиной нулевого потенциала, свободный вывод входного резистора является входом функционального преобразователя, дополнительно содержит шунтирующий резистор и резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом дифференциального операционного, усилителя, выводы шунтирующего резистора подключены к входам дифференциального операционного усилителя, неиивертирующий вход которого соединен со входом масштабного усилителя.
На фиг. 1 приведена схема функци-, онального преобразователя; на фиг. 2выходная характеристика. 20
Функциональный преобразователь со.держит аппроксимирующий элемент 1, в состав которого. входят дифференциальный операционный усилитель 2, входной резистор 3, шунтирующий резистор 4, 25 масштабный резистор 5, резистор 6 обратной связи и масштабный усилитель 7.
Функ циональ ный преобразователь работает следующим образом.
При входных сигналах преобразователя, лежащих в пределах
30 ты передачи на отдельных участках характеристики допускают регулировку в широких пределах. Кроме того, если подключить к инвертирующему входу операционного усилителя 2 резистор, вторым вьводом соединенный с источником напряжения, например с одним из полюсов источника питания, то, изменяя величину этого резистора, можно регулировать положение точек излома относительно начала координат, не меняя расстояние между этими точками. Если выполнить масштабный усилитель l в виде сумматора, то возможно параллельное подключение любого числа аппрок.— симирующих ячеек 1, причем каждая ячейка обеспечивает по одной точке излома характеристики во втором и четвертом квадрантах. Кроме того, возможно включение таких ячеек в цепь обратной связи масштабного усилителя,1.
Так как уровни ограничения некоторых современных интегральных операционных усилителей имеют высокую температурную стабильность, то координаты точек излома характеристики преобразователя будут значительно меньше зависеть от температуры, чем в случае применения диодно-резистивных цепей.
Таким образом, указанное построение функционального преобразователя позволяет упростить схему прототипа, снизив в два раза необходимое число операционных усилителей, в случае аппроксимации нечетных функций знакопеРеменного аРгумента, сохранив,ПРи этом высокую температурную стабильность характеристик преобразователя.
Повышение температурной стабиль-. ности позволяет исключить необходимость использования схем температурной компенсации в устройствах, работающих в широком температурном диапаI зоне, а уменьшение числа используемых операционных. усилителей снижает стоимость устройств и повышает их надежность.
Формула изобретения
Функциональный преобразователь, содержащий масштабный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, аппроксимирующий элемент, выполненный на дифференциальном операционном усилителе, неинвертирующий вход которого соединен с входным резистором, инвертирующий вход через масштабный резистор — с шиной нулевого потенциала, свободный вывод входного резистора является входом функционального преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, он содержит шунтирующий резистор и резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом дифференциального операционного усилителя, выводы шунтирующего резистора подключены к входам диффе737963
Ь
Составитель Н..Балабошко
Редактор A. Купрякова Техред H.Áàáóðêà Корректор С. шекмар
Тираж 751 Подйисное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 2664/29
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ренциального операционного усилителя неинвертирукнций вход которого соединен с входом масштабного усилителя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японки Ф 47-21945, кл. 97 (8) В 39, 1972 °
2. Tamuk1 M1nozu. Ekoraba ruxo, Yokogawa Techn Rept, 1972, 16, В 1, р. 20-21.
