Функциональный преобразователь

 

Союз Соеетсмми

Социаямстмчесмма

Реснубямм,г

К АВТРРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 12.02. 80 (21) 2883174/1 8-24 с присоединением заявки,на— (23) Прморитет— (51)M. Кл.

G 06 G 7/26

1Ьеударстасааыб каивтат ьььР

10 далаи азебуетеаай и аткрытвЯ

Опубликовано 30 ° 11° . 81. Бюллетень,1тт 44 (53) УДК681 335 .. (088.8) Дата опубликования описания 30 .1 1. 81 (72) Авторы изобретения

Л.Н.Преснухин, В.А.Бархоткин, .В.Д.Be

И.Я.Козырь, Г.И.Гаврилюк, А.К.Пр и М.С.Садовский (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к анапоговой и аналого-цифровой вычислительной технике.

Известен функциональный преобразователь, содержащий первый и второй

5 операционные, усилители, первый и второй диоды, масштабные резисторы fl).

Недостатком известного преобразователя являются ограниченные функци16 ональные воэможности, поскольку, он позволяет реализовать только операцию выделения модуля входного сигнала.

Наиболее близок к предлагаемому функциональный преобразователь, содержащий операционныи усилитель, выход которого является аналоговым выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирукщим входом и выходом операционного усили- теля, первый и второй входные резисторы, соединенные первыми выводами, соответственно, с иннертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, вторые выводы входных резисторов объединены и являются аналоговым входом преобразователя, первый ключ, информационный вход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход — с шиной нулевого потенциала, а управляющий вход — со входом знака преобразователя (2) .

Недостатки указанного преобразо-. вателя состоят в низкой точности, обусловленной влиянием остаточных параметров ключа на выходную характеристику, а также ограниченных функциональных возможностях, поскольку он позволяет реализовать только операцию преобразования цифрового сигнала, управляющего знаком выходного сигнала, и входного аналогового сигнала одной полярности в биполярный выходной сигнал.

Цель изобретения — повышение точности и расширение класса функций, воспроизводимых преобразователем.

8860

Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий операционный

Усилитель, выход которого является аналоговым выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, первый и второй входные резисторы, соединенные первыми выводами, соответственно, с инвертнрующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, вторые выводы входных резисторов объединены и являются аналоговым входом преобразователя, первый ключ, информационный вход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, дополйительно содержит второй и третий ключи, дополнительный операционный усилитель, блок логического сложения по модулю два, цифровой мультиплексор, компаратор, инвертирунщий вход которого соединен со входом преобразователя, неинвертирующий.вход — с шиной нулевого потенциала, а прямой и инверсный выходы являются первым и вторым цифровыми выходами преобразователя, первый и второй информационные входы цифрового мультиплексора соединены соответственно с прямым выходом компаратора и с выходом блока логического сложения по модулю два, первый и второй входы которого являются первым и вторым цифровыми входами преобразователя, управляющий вход . цифрового мультиплексора является управляющим входом преобразователя, выход первого ключа соединен с инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, неинвертирукщий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй ключ включен между выходом дополнительного операционного усилителя и неинвертирующим входом основного операционного усилителя, третий ключ включен между выходом и инвертирующим входом дополнительного. операционного усилителя, управляющие входы первого и второго ключей соединены с прямым, а управляющий вход третьего ключа — с инверсным выходами цифрового мультиплексора.

На чертеже приведена схема функционального преобразователя. 55

Преобразователь содержит основной и дополнительный операционные усилители и 2, первый, второй и третий!

3 ключи 3, 4 и 5, компаратор 6, блок 7 логического сложения по модулю два, цифровой мультиплексор 8, первый и второй входные резисторы 9 и !О, резистор II обратной связи.

Преобразователь работает следующим образом. !!ля воспроизведения функции .UgI,I

=)Ц на управляющем входе преобразователя должен быть высокий потенциал. При этом выходной сигнал компаратора 6 через цифровой мультиплексор 8 поступает на управляющие входы аналоговых ключей 3, 4 и 5.

Входное напряжение 0 сравнивается компаратором 6 с нулевым потенциалом.

IIa выходе компаратора 6 формируется парафазный логический сигнал, соответствующий знаку входного напряжения. Таким образом, при поступлении на аналоговый вход преобразователя напряжения положительной полярности на прямом выходе компаратора 6 появляется сигнал, соответствукщий уровню логического "0", на инверсном выходе — сигнал, соответствующий уровню логический "!", а на прямом и инверсном выходах цифрового мультиплексора 8 появляются, соответственно, логические "0" и "!". При этом, ключи 3 и 4 закрываются, а ключ 5 открывается, замыкая обратную связь операционного усилителя 2 и предотвращая тем самым переход усилителя 5 в состояние насыщения. Раэомкнутыв ключи 3 и 4 обеспечивают отключение нулевого потенциала от неинвертирующего входа операционного усилителя I и последний работает в режиме повторителя. При этом на аналоговом выходе преобразователя присутствует сигнал положительной полярности с амплитудой, равной амплитуде входного сигнала..

При поступлении на вход преобразователя напряжения отрицательной полярности на прямых и инверсных выходах компаратора 6 и цифрового мультиплексора 8, а также на управляющих входах ключей 3, 4 и 5 присутствуют логические сигналы, противоположные логическим сигналам, соответствующим положительному входному напряжению.

При этом ключи 3 и 4 открываются, замыкая обратную связь операционного усилителя. 2, а ключ 5 закрйвается. К неинвертирующему входу операционного усилителя через открытый ключ 4 подается нулевой потенциал с выхода операционного усилителя 2, работаюI

886013 щего в режиме повторителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала. Влияние остаточных сопротивлений открытых ключей 3 и 4 на смещение нулевого потенциала на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 уменьшается примерно в К раэ, где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 2 без обратной связи, так как ключи 3 и 4 включены в цепь обратной связи операционного усилителя 2. В этом спучае операционный усилитель 1 переходит в режим инвертора, и на аналоговом выходе преобразователя присутствует напряжение положительной полярности, равное входному напряжению.

Дпя реализации функции О ык = ОВх кэ1ср (А@(„®ЛВю где h Ьх и ЛВК логические сигналы, подаваемые на первый и второй цифровые входы пре- . образователя, на управляющем входе преобразователя необходимо установить низкий потенциал. При этом сигнал с выхода блока 7 логического сложения по модулю два через цифровой мультиплексор 8 подключается к ,управляющим входам аналоговых ключей

3, .4 и 5 . Блок 7 сложения по модулю два реализует функцию определения знака произведения по значениям знаков сомножителей. Если, например, поставить отрицательному операнду s соответствие сигнал логической "1", а положительному операнду — сигнал логического "0", то при поступлении . на цифровые входы преобразователя двух "1" или двух "О" на выходе блока 7 присутствует сигнал логического "О", что соответствует положительному результату при умножении (делении} двух отрицательных или двух положительных операндов. При поступлении на цифровые входы преоб.разователя разноименных логических . сигналов на выходе блока.7 присутствует сигнал логической "1", что соответствует отрицательному резуль. тату при умножении (делении) двух операндов с разными знаками.

Логический сигнал, полученный на выходе блока 7, управляет через цифровой мультиплексор 8 ключами 3

4 и 5 . При логической "1 " на выходе блока 7, что соответствует отрицательному значению результата, открываются ключи 3, 4 и закрывается ключ 5. На неинвертирующий вход операционного усилителя 1 поступает

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, выход которого является аналоговым выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инщ вертирующим входом и выходом операционного усилителя, первый и второй входные резисторы, соединенные первымн выводами, соответственно, с инвертирующим и неинвертирующим входа45 ми операцИонного усилителя, вторы выводы входных резисторов объединены и являются аналоговым входом преобразователя, первый ключ, информационный вход которого соединен с неинвертиру5Ф ющим входом операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения класса воспроизводимых функций, он содержит второй и третий ключи, дополнительный операционный усилитель, блок логического сложения по модулю два, I цифровой мультиплексор, компаратор, инвертирукиций вход которого соединен со входом преобразователя, неинвертиS

1Ф

ЗЭ

25 нулевой потенциал. Усилитель 1 переходит в режим инвертора, и на аналоговом выходе преобразователя присутствует инвертированное входное напряжение. При логическом "0" на выходе блока 7, что соответствует положительному значению результата, открывается ключ 5, закрываются ключи 3 и 4, от неинвертирующего входа операционного усилителя 1 отключается нулевой потенциал. Усилитель переходит в режим повторителя, и на аналоговый выход преобразователя передается входное напряжение беэ изменения его знака.

Увеличение точности совпадения амплитуд выходного напряжения при работе операционного усилителя 1 в режиме инвертора и в режиме повторителя, так же, как и в первом случае, достигается исключением влияния остаточных сопротивлений открытых ключей 3 и 4. Это обеспечивается тем, что ключи 3 и 4 охвачены обратной связью операционного усилителя 2.

Таким образом, предлагаемый преобразователь имеет более высокую точность, чем известный, и воспроизводит более широкий класс функций.

Составитель Н. Балабошко

Редактор И.Михеева Техред М; Надь Корректор С.Щомак

Заказ 10560/78 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

7 8860 рующий вход — с шиной нулевого потен- циала, а прямой и инверсный выходы являются первым и вторым цифровыми выходами преобразователя, первый и второй информационные входы цнфрово- Э го мультиплексора соединены соответственно с прямым выходом компаратора и с выходом блока логического сложения по модулю два, первый и второй входы которого являются пер- Ю вым и вторым цифровыми входами преобразователя, управляниций вход цифрового мультиплексора является управляющим входом преобразователя, выход первого ключа соединен с инвертиру. — И юрким входом дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй ключ включен между выходом дополнительного операционного усилителя и неинвертирующнм входом основного операционного усилителя, третий ключ включен между выходом и инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, управляющие входы первого и второго ключей соединены с прямым, а управляющий вход третьего ключа — с инверсным выходами цифрового мультиплексора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Справочник по нелинейным схемам. Под ред . ДА1ейнголда, М., "Мир", 1977, с.37!.

2. Там же, с.374 (прототип) .