Функциональный преобразователь

 

О П И С". А,Й;:."И Е

ИЗОБРЕЕЕНИЯ

Сотоэ Советских

Социалистических

Республик iii 752378

/ з г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (5! )М. Кл;

G 06 Q 7/26 (22) Заявлено 10.08.78 (2I )2658255/18 24 с присоединением заявки № 2658256/24

Гоеударотаеииый комитет

СССР (23)Приоритетио делан изобретеиий и открытий

Опублнковано30.07,80. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 01.08. 80 (53) УДК681.335 (088.8) (72) А вторы изобретения

В. Я. Мастяев и Г. П. Лавыгин (7I ) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬН ИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен функциональный преобразователь, содержащий т1 последовательно соединенных потенциометров, т1 диодов, tl переменных и rl ограничительных рези% сторов, аноды диодов соединены и через переменный и ограничительный входные резисторы подключены ко входу преобразователя, а катоды через последовательт0 но соединенные переменный и ограничи тельный резисторы подключены к подвижным контактам потенциометров, свобойные неподвижные контакты потенциометров подключены к источнику опорного на15 пряжения и шине нулевого потенциала, цепь нагрузки, подключенную между анодами и шиной нулевого потенциала (1).

его недостатком является потребление значительной мощности от источника входного сигнала и невозможность воспроизве-, дения функции с неманотонной первой производной.

Наиболее близким техническим решением является функциональный преобразователь, позволяющий воспроизводить функции с намотанной первой производной и содержащий триод, дье группы диодно-резистивных цепей, одна из которых включена в анодную цепь триода, а вторая — a его катодную цепь, и нагрузку, подсоединенную к аноду триода и шине нулевого потенциала j2)

Его недостат ком является низкая стабильность, а также наличие постоянной составляющей в выходном сигнале, что требует принятия специальных мер при работе на постоянном токе. (1елью изобретения является повышение точности функционального преобразователя.

Это достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий два диода, аноды которых соединены с шиной положительного питающего напряжения, а катоды через первый и второй катодные резисторы с шиной нулевого потенциала, 10

25 зо

4$

3 75 сетка первого триода через входной резистор соединена с шиной нулевого потенциала и является входом преобразователя, цепь балансировки, первый и второй . входы которой подключены к шинам положительного питающего напряжения и нулевого потенциала, а выход — к сетке второго триода, первую и вторую диодно-ре« зисторные цепи, каждая из которых состоит из ц последовательно соединенных потенциометров, rl диодов, и переменных и

П ограничительных резисторов, аноды диодов соединены, а катоды через последовательно соединенные ограничительный и переменный резисторы подключены к подвижным контактам потенциометров, первый источник опорного напряжения, выход отрицательной полярности которого соединен с катодом второго триода,-второй источник опорного напряжения, отрицательный выход которого через цепь нагрузки функционального преобразователя соединен с катодом второго триода, дополнительную диодно-резисторную цепь, анод диода которой соединен с катодом первого триода, а катод через последова ельно соединенные ограничительный и переменный дополнительные резисторы — с выходом отрицательной полярности второго источника опорного напряжения, дополнительно содержит четыре переменных масштабных резистора, два сдвоенных переключателя выбора интервала преобразователя, первь1й и второй переключатели знака производной воспроизводимой функции, включенные соответственно, между анодами диодов первой диодно-реэисторной цепи и KGT oäoì (эмиттером) первого триода и между анодами диодов второй диодно-резисторной цепи и выходом отрицательной полярности второго источника опорного напряжения первый и второй свободные неподвижные контакты потенциометров первой диодно-резисторной цепи через первый и второй переменные масштабные резисторы, с параллельно подключенными нормально-замкнутыми и нормально-разомкнутыми контактами первого сдвоенного переключателя выбора интервала преобразователя, соединены, соответственно, с выходами положительной и отрицательной полярности второго источника.опорного напряжения, первый и второй свободные неподвижные контакты потенциометров второй диодно-резисторной цепи через третий и четвертый переменные масштабные резисторы, с параллельно подключенными нормальнозамкнутым и нормально-разомкнутым контактами второго сдвоенного переключателя выбора интервала преобразования, соединены соот ветственно, с выходами положительной и отрицательной полярности первого источника опорного напряжения, Принципиальная схема функционального преобразователя приведена на чертеже.

Функциональный преобразователь содержит первый и второй триоды 1,2, первый и второй источники 3,4 опорного напряжения, входной резистор 5, первый и второй катодные резисторы 6,7, цепь

8 балансировки, цепь 9 нагрузки, первую и вторую диоднорезисторные цепи 10,11, дополнительную диодно-реэисторную цепь

12, первый и второй переключатели 13, 14 знака производной воспроизводимой функции, первый, второй, третий и четвертый переменные масштабные резисторы 15-18, нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты 19,20 первого сдвоенного переключателя выбора интервала преобразования, нормальнозамкнутый и нормально-разомкнутый контакты 21,22 второго сдвоенного переключателя выбора интервала преобразова-, ния.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

Предположим, что первый и второй переключатели 13, 14 знака производной воспроизводимой функции замкнуты, контакты 20 и 21 замкнуты, а контакты 19 и 22 разомкнуты.

При нулевом входном сигнале потенциалы катодов триодов 1 и 2 с помощью це- пи 8 балансировки устанавливаются одинаковыми и ток через цепь 9 нагрузки равен нулю.

При небольших входных сигналах положительной полярности ток проводит только дополнительная диодно-реэисторная цепь

12 и цепь 9 нагрузки.

При повышении уровня входного сигнала поочередно включаются диоды первой цепи 10. Это происходит в моменты времени, когда потенциал катода триода 1 достигает значений напряжений, снимаемых с подвижных контактов потенциометров первой диодно-резисторной цепи 10.

При этом ток в цепи нагрузки нелинейно зависит от входного сигнала. Первая производная тока нагрузки возрастает в соответствии с заданной кусочно-линейной аппроксимацией воспроизводимой функции.

752378

Дальнейшее повышение уровня входного сигнала приводит к поочередному включению диодов второй диодно-резисторной цепи 11 и к шунтированию цепи 9 нагрузки.

При этом ток в цепи 9 нагрузки будет .нелинейно зависеть от входного сигнала.

Первая производная тока нагрузки положительного знака при этом убывает, а отрицательного знака возрастает, Знак первой производной аппроксимируемой функции 30 определяется в данном случае степенью шунтирования цепи 9 нагрузки второй диодной реэисторной цепи 11.

Описанный выше режим работы функционального преобразователя соответствует тому случаю, когда первая диодно-резисторная цепь 10 работает на первом (начальном) интервале аппроксимации воспроизводимой функции, а вторая диодно-резисторная цепь 11 — на втором интервале.

С помощью контактов 19 — 22 можно менять местами интервалы работы диоднореэисторных цепей 10., 1 l, обеспечить их одновременную работу на каждом из двух интервалов и, наконец, с помощью первого или второго переключателей знака производной воспроизводимой функции 13 и 14 выключить одну из этих цепей.

Для обеспечения переключения интервала преобразования без изменения границ участков кусочно-линейной -аппроксимации необходимо, чтобы введенные значения сопротивлений переменных масштабных резисторов 19 и 20, а также резисторов 17 и 18 были равны, Желательно, 35 чтобы указанные пары переменных резисторов имели бы общий привод.

Изменяя величины сопротивления переменных масштабных резисторов 18-20 можно частично совмешать интервалы преобразования диодно-резисторных цепей

10, 11.

Таким образом, предложенный функциональный преобразователь позволяет аппроксимировать функции с возрастающей первой производной, с убывающей первой производной (c возрастающей первой производной отрицательного знака), с возрастающей первой производной на первом интервале и убывающей первой производной на втором интервале, с убывающей первой производной на первом интервале и возрастающей первой производной на втором интервале.

Также можно аппроксимировать функции, получаемые путем полного или частичного совмещения интервалов преобразования двух диодно-рьзисторных цепей 10,11.

Предложенный функциональный преобразователь имеет более высокую точность воспроизведения функций. Это достигается, во-первых, за счет того, что обе диоано-резисторных цепи 10, ll включены в катодную цепь каскада с общим анодом и, следовательно, охвачены отрицательной обратной связью. Во-вторых, применение каскадов с низким выходным сопротивлением позволяет эффективно использовать его при больших токах нагрузки (ao десятков мА), что в свою очередь обеспечивает работу диодов диоднорезисторных цепей при больших токах. В этом случае сопротивление цепи определяется сопротивлением резисторов этих цепей, температурная стабильность которых значительно выше температурной стабильности диодов. формула изобретения

Функциональный преобразователь, сс держащий два триода, аноды которых соединены с шиной положительного питающего напряжения, а катоды через первый и второй катодные резисторы — с шиной нулевого потенциала, сетка первого триода через входной резистор соединена с шиной нулевого потенциала и является входом преобразователя, цепь балансировки, первый и второй входы которой подключены к шинам положительного питающего напряжения и нулевого потенциала, а выход — к сетке второго триода, первую и вторую диодно-реэисторные цепи, каждая из которых состоит из tl последовательно соединенных потенциометров, диодов, и перемечных и и ограничительных резисторов, аноды диодов соединены, а катоды через соответствующие последовательно соединенные ограничительный и переменный резисторы подключены к подвижным контактам потенциометров, первый источник опорного напряжения, выход отрицательной полярности которого соединен с катодом второго триода, второй источник опорного напряжения, отрицательный выход которого через цепь нагрузки функционального преобразователя соединен с катодом второго триода, дополнительную диоднс -резисторную цепь, анод диода которой соединен с катодом первого триода, а катод через последовательно соединеннье ограничительный и переменный дополнительные резисторы - с выходом отрицательной полярности второго источника опорного напряжения, о т— л ичающ ий с ятем, что, сцелью

7 7523 повышения точности, он содержит четыре переменных масштабных резистора, .два сдвоенных переключателя выбора интервала преобразователя, первый и второй переключателя знака производной воспрь5 изводимой функции, включенные соответстен- нА3, между анодами диодов первой диоднорезисторной цепи и катодом первого триода и между анодами диодов второй диодно-резисторной цепи и выходом отрицательной полярности второго источника опорного напряжения, первый и второй свободные неподвижные контакты потенциометров первой диодно-резисторной цепи через первый и второй переменные масштабные резисторы, с параллельно подключенными нормально- замкнутым и нормально-разомкнутым контактами первого сдвоенного переключателя выбора интервала преобразования, соединены соответственно, с выходами положительной и

78 8 отрицательной полярности второго источника опорного напряжения, первый и второй свободные неподвижные контакты потенциометров второй диодно-резисторной цепи через третий и четвертый переменные масштабные резисторы с параллельно подключенными,нормально-замкнутым и нормально-разомкнутым контактами второго сдвоенного переключателя выбора интервала преобразования, соединены соответственно, с выходами положительной и отрицательной полярности первого источника опсрного напряжения, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смолов B. Б, Аналоговые вычислительные машины, М„"Высшая школа

1972, с, 2б2, рис. У1-47.

2. Авторское свидетельство СССР

N 131514, кл. Cz Cj 7/28, 1960 (прототип) .

ЦНИИПИ Заказ 4751/10 Тираж 751 Подписное

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4