Функциональный преобразователь
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ
Союз Советских
Соцналистических
Реслублнк
< н781838 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 071278 (21) 2692205/18-24 (51) M с присоединением заявкм ¹ 2692206/24 (23) Приоритет
G G 7/26
Государственный комнтет
СССР по делам нзобретеннй н открытий
Опубликовано 23.11.80.бюллетень ¹ 4 3
Дата опубликования описания 23,11.80 (53) УДК 681. 335 (088.8) (72) Автор изобретения
Ю.В. Холодов
Фй > i
I е у г %л
-е (71,) Заявнтель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ тенциометре опорного напряжения, соединенном неподвижным-кон ràê Tîì с миной нулевого потенциала, потенциометре установки начальной координаты, соединенным неподвижным контактом с шиной нулевого потенциала, последовательно соединенных первом ключе и масштабном резисторе крутизны, включеннйх между входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя, втором ключе, соединенном управляющим входом с соответствующим входом первого ключа и выходом компаратора, первый вход компаратора соединен со входом преобразователя, а второй вход с подвижным контактом потенциометра установки опорного напряжения, свободный неподвижный контакт которого подключен к выходу источника опорного напряжения, информационный вход второго .ключа через токозадающий резистор подключен к подвижному контакту потенциометра установки начальной координаты, свободный неподвижный контакт которого соединен с выходом источника опорного напряжения.
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике °
Известен функциональный преобра- зователь, содержащий сумматор и и элементов аппроксимации, каждый иэ которых выполнен на компараторе, потенциометре опорного напряжения, ключе и блоке резисторов и осуществляющий кусочно-ступенчатую аппроксимацию функций (1). Его недостатками являются низкая точность и сложность структуры.
Наиболее близкое техническое решение к предлагаемому — функциональный преобразователь, содержащий пер- 15 вый операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, первый резистор обратной связи, включенный между входом и выходом первого операционйого усилителя, второй операционный усилитель, межцу входом и выходом .которого включен второй резистор обратной связи, входной резистор, первый вывод которого соединен со 25 входом второго операционного усилителя, а второй вывод является входом функционального преобразователя, и элементов аппроксимации, каждый из которых выполнен на компараторе,по- 30
Недостаток такого преобразователя низкая точность, обусловленная тем, 781838 что кусочно-линейная аппроксимация заданной функциональной зависимости реализуется путем суммирования характеристик элементов аппроксимации и: с увеличением числа одновременно включенных элементов аппроксимации их инструментальные погрешности суммируются °
Цель изобретения — повышение точности.
Это достигается тем, что функцио.нальный преобразователь, содержащий первый операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, первый . резистор обратной связи, включенный между входом и выходом первого операционного усилителя, нторой операционный усилитель, между входом и выходом которого включен второй резистор обратной связи, входной резистор, первьй вывод которого соединен со входом второго операционного усилителя, а второй вывод является входом функционального преобразователя, и элементов аппроксимации, каждый v.ç которых выполнен на компараторе, потенциометре опорного напряжения, соединенном неподвижным контактом с шиной нулевого потенциала, потенциометре установки начальной координаты, соединенном неподвижным контактом с шиной нулевого потенциала, последовательно соединенных первом ключе и масштабном резисторе крутизны, включенных между входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя, втором ключе, соединенном управляющим входом с соответствующим нходом первого ключа, цополнительно со держит н каждом элементе аппроксимации четйре переключателя,,инвертор, элемент ИлИ-НЕ, ныход которого сое динен с управляющими входами первого и в-орого ключей, перный вход— с Выходом инвертора, а второй входс выходом компаратора предыдущего по номеру элемента аппроксимации, нход инвертора соединен с выходом компаратора, неиннертирующий и инвертирующий входы которого подключены соответственно к подвижным контактам перного и второго переключателей, разноименные неподвижные контакты первого и второго переключателей попарно соединены и подключены ко входу функционального преобразователя и к подвижному контакту потенциометра опорного напряжения, свободный неподвижный контакт которого подключен к подвижному контакту третьего переключателя, механйчески объединенному с подвижными контактами первого и второго переключателей йеподнижные контакты третьего пере ключателя подключены к шинам положительного и отрицательного опорных, У;-Y1
К
-X°.
1-1
Х вЂ” входное напряжение; напряжение начальной координаты, определяемое иэ уравнения (3) 5
55 напряжений, свободный неподвижный контакт потенциометра установки начальной координаты подключен к поднижному контакту четвертого переключателя, неподвижные контакты которого соединены с шинами положительного и отрицательного опорных напряжений, подвижный контакт потенциометра установки начальной координаты соединен с информационным входом второго ключа, выход которого подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, а также тем, что.второй операционный . усилитель содержит дифференциальный Операционный усилитель и цепь периодической компенсации дрейфа нуля, выполненную на повторителе, запоминающем конденсаторе, нключенном между входом повторителя и шиной нуленого потенциала, суммирующем резисторе, включенном между выходом повторителя и иннертирующим входом дифференциального операционного усилителя, компараторе, иннертирующий вход которого подключен к выходу дифференциального операционного усилителя, неинвертируищий вход — к шине нулевого потенциала, а выход через ключ — ко входу повторителя, управляющий вход ключа является входом запуска цепи периодической компенсации дрейфа нуля.
На чертеже приведена блок-схема функционального преобразователя.
Преобразователь содержит и элементов аппроксимации 1,..., la< каждый из которых выполнен на масштаб ном резисторе 2 крутизны, компараторе 3, инверторе 4, элементе ИЛИ-HE 5, потенциометре 6 опорного напряжения, первом, втором, третьем и четвертом переключателях 7-10, первом и втором ключах 11 и 12, потенциометре
13 установки начальной координаты, первый и нторой резисторы 14 и 15 обратной связи, входной резистор 16, первый и второй сперационные усилители 17 и 18, а также суммирующий резистор 1У, повторитель 20, ключ 21, компаратор 2 2, э апоминающий конде нсатор 23, дифференциальный усилитель 24.
Функциональный преобразователь работает следующим образом.
Каждый иэ элементов аппроксимации
1, °, 1й носпронзводит уравнение отрезка аппроксимации к (x — U(); х х х, (1) где К вЂ” коэффицйент, равный
781838 б
Х, <, Х вЂ” напряжения, равные абсциссам начала и конца данного отрезка аппроксимации
Y< „, Y, — напряжения, равные координатам начала и конца данного отрезка аппроксимации, Перед настройкой преобразователя согласно графическим построениям или аналитически получаю: искомые координаты отрезков аппроксимации.
Затем по формулам 2 и 3 определяют коэффициенты К», К ...., Kn и напряжения Б», U> Бп, Затем с помощью потенциометров 6 опорного напряжения и переключателей 7 — 9 устанавливают границы участков аппроксимации Х», с помощью потенциометров
13 установки начальных координат и переключателей 10 устанавливают значения U, Ug. .., Уя, а с помощью масштабных резисторов 2 крутизны— коэффициенты К»,..., Kn .При нулевом входном сигнале X ключи 11 и 12 всех элементов аппроксимации 1 ...,, 1„ выключены, а ключ 21 цепи периодической компенсации дрейфа нуля вторс>го операционного усилителя 18 включен на период компенсации дрейфа нуля, Запоминающий конденсатор 23 заряжается через ключ 21 выходным током компаратора 22 до тех пор, пока выходное напряжение повторителя
20 через суммирующий резистор 19 не скомпенсирует дрейф нуля дифференциального усилителя 24, При Х>Х срабатывает компаратор
3 первого элемента аппроксимации
1» и через Инвертор 4 и элемент
ИЛИ-НЕ 5 включает ключи 11 и 12, которые подают на вход первого операционного усилителя 17 напряжение, снимаемое с подвижного контакта потенциометра 13 и с выхода второго операционного усилителя 18, обеспечивая тем самым воспроизведение первого участка аппроксимации.
При Х > Х срабатывает компаратор 3 вторсro элемента аппроксимации 1у и через иннертор 3 и элемент ИЛИ-HE включает ключи 11 и 12 а через элемент ИЛИ-HE 5 первого элемента аппрбксимации 1» выключает ключи 11 и 12 этого элемента аппроксимации.
При дальнейшем увеличении вхоДного сигнала Х преобразователь работает аналогично, обеспечивая кусочнолинейную аппроксимацию функции таким образом, что на каждом участке включен только один элемент аппроксимации lf 1н.
15
30
40
Это позноляет производить независимую настройку элементов аппроксимации 1»,..., 1п и повысить точ- 66 ность преобразователя, поскольку в нем не происходит накопление инструментальной погрешности элементов аппроксимации, которое имеет место при суммировании характеристик 65 элементов аппроксимации в известном преобразователе.
Кроме того, положительной особенностью предлагаемого преобразо" вателя является нозмсжность воспроизведения разрывных функций, что расширяет его область применения, Формула изобретения
Функциональный преобразователь, содержащий первый операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобра зователя, первый резистор обратной св я з и, включенный между входом и ,выходом первого операционного усилителя, второй операционный усилитель, между входом и выходом которого включен второй резистор обратной связи, входной резистор, первый вывод которого соединен со входом второго операционного усилителя, а второй нывод является входом функционального преобразователя, и элементов аппроксимации, каждый из которых выполнен на компараторе, потенциометре опорного напряжения, соединенном неподнижным контактом с шиной нулевого потенциала, потенциометре установки начальной координаты, соединенном неподвижным контактом с шиной нулевого потенциала, последовательно соединенных первом кличе и м сштабном резисторе крутизны, включенных между входом первого операционного усилителя и ныходом второго операционного усилителя, втором ключе, соединенном управляющим входом с соответствующим нходом первого ключа, о т л и ч а юшийся тем,,что, с целью повышения точности, он содержит в каждом элементе аппроксимации четыре переключателя, инвертор, элемент ИЛИ-HE„ ныход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей, первый вход — с выходом инвертора, а второй вход — с выходом компаратора предыдущего по номеру эле— мента аппроксимации, вход инвертора соединен с выходом компаратора, неинвертирующий и инвертирующий входы которого подключейы соответственно к подвижным контактам первого и второго переключателей, разноименные неподвижные контакты первого и второго переключателей попарно соединены и подключены ко входу функционального преобразователя и к подвижному контакту потенциометра опорного напряжения, свободный неподнижный контакт которого подключен к подвижному контакту третьего переключателя, механически объединенному с подвижными контактами первого и второго переключателей, неподнижные контактЬ1 третьего переключателя подключены к шинам положительного и отрицатель781838
Составитель Н. Балабошко
Техред М.Табакович
Редактор И. Николайчук
Корректор М, Помо
«««»«»
Заказ 8142/55 Тираж 751
ВНИИПИ Государственного комитета СССР пО делам изобретений и открытий
113035„ Москва, Ж-35, Раушская наб.,-Д. 4/5
«м» ЫЫ» »»»» «с » ййй »» » ««J t филиал IIIIII Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4
Подписное ного опорнык напряжений, свободный неподвижный контакт потенциометра установки начальной координаты подключен к подвижному контакту четвертого переключателя, неподвижные контакты которого соединены С шинами положительного и отрицательного опорных напряжений, подвижньФ контакт потенциометра установки начальной координаты соединен с информационным входом второго ключа, выход которого подключен к неннвертирующему входу второго операционного усилителя.
2. Преобразователь по п, 1, o тл и ч а ю шийся тем, что второй операционный усилитель содержит дифференциальный операционный усилитель и цепь периодической компенсации дрейфа нуля, выполненную на повторителе, запоминающем конденсаторе, включенном между входом повторителя и шиной нулевого потенциала,суммирующем резисторе, включенном между выходом повторителя и инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, компараторе, инвертирующий вход которого подключен к выходу дифференциального операционного усилителя, неинвертирующий вход — к шине нулевого потенциала, а выход через ключ « ко входу повторителя, управляющий вход ключа является входом запуска цепи периодической компенсации дрейфа нуля.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Томбвич P., Еарплюс У. Быстро15 действующие аналоговые вычислительные машины,",М., Мир, 1964, с. 130-188.
2. Авторское свидетельство СССР
9 598092, кл. G G 7/26, 1978
2О (прототип) .
