Функциональный преобразователь

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик м993288

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 17..08 ° 81 (24) 3327348/18-24 (щ И. Ив.з

G 06 С 7/26 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300183. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 30. 01. 83 (53} УДф 681. 335 (088.8P (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен функциональный преоб-.разователь, содержащий операционный усилитель, резистор обратной связи и и диодно-резисторных аппроксимирующих ячеек 1 1).

Недостатком преобразователя является ограниченная точность, обусловленная влиянием нестабильности вольтамперной характеристики диодов на выходную характеристику преобразова.теля.

Наиболее близким к предлагаемому является функциональный преобразователь, содержащий первый и второй выходные операционные усилители, первый и второй масштабные резисторы.. обратной связи, включенные между входом и выходом соответствующего выходного операционного усилителя, и потенциометров, включенных между входами первого и второго выходных операционных усилителей, входной масштабный резистор, включенный . между выходом первого-выходного orieрационного усилителя.и,входом второго выходного операционного услилите.ля, выход которого является выходом преобразователя, и аппроксимирующих. 2 ячеек, каждая-из которых выполнена йа первом и втором входных резисторах, резисторе обратной связи, операционном усилителе, вход -которого соединен с первыми выводами пер« вого и второго входных резисторов и резистора обратной связи, первом коммутирующем диоде, включенном меж- . ду входом и выходом операционного усилителя, втором коммутирующем дио- де, включенном между выходом опера-. ционного усилителя и вторым выводом резистора обратной cBR3H и масштабных резисторов, каждый иэ которых включен между подвижныи контактом соответствующего потеициометра и вторым выводом резистора.обратной связи соответствующей аппроксимирующей ячейки, вторые выводы первых вжщ ных резисторов аппроксимирунхйих ячеек соединены и являются входом преобразователя, вторые выводы вторых входных рез исторов аппроксимирукхйих ячеек соединены с шиной опорного напряжения (2).

Недостатком известного преобразо-, вателя является сложность расстройки, связанная с тем, что невозможно изменить значение функции в одном

993288

3 узле аппроксимации с помощью регулировки только одного потенциометра.

Цель изобретения - упрощение настройки преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразова- 5 тель, содержащий первый и второй выходные операционные усилители, первый и второй масштабные резисторы обратной связи, включенные между входом и выходом соответствующего выходного операционного усилителя, п потенциометров, включенных между входами первого и второго выходных операционных усилителей, входной .масштабный резистор, включенный между выходом первого выходного операционного усилителя и входом второго выходного операционного усилителя, выход которого является выходом преобразователя, и аппроксимирующих ячеек, каждая иэ которых выполнена на первом и втором входных резисто- рах, резисторе обратной связи, операционном усилителе, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго входных резисторов и резистора обратной связи, первом коммутирующем диоде, включенном между входом и выходом операционного усилителя, втором коммутирующем диоде, включенном между выходом операцион- ЗО ного усилителя и вторым выводом резистора обратной связи, п масштабных резисторов, каждый из которых включен между подвижным контактом соответствующего потенциометра и вторым выводом резистора обратной связи соответствующей аппроксимирующей,ячейки, второй вывод первого входного резистора первой аппроксимирующей ячейки является входом преобразова- gg теля, дополнительно содержит в каждой аппроксимирующей ячейке первый и второй дополнительные входные резисторы, дополнительный резистор обратной связи, первый и второй дополнительные коммутирующие диоды, дополнительный операционный усилитель, вход которого соединен с первыми. выводами первого и второго дополнительных входных резисторов и дополнительного резистора обратной связи, подключенного вторым выводом к второрому выводу второго входного резистора, аноды основного и дополнительного первых коммутирующих диодов четных по номеру аппроксимирующих ячеек 5S подключены соответственно к входам основного и дополнительного операционных усилителей, а катоды - к выходам соответствующих операционных усилителей и к анодам вторых основ- 6Q ных и дополнительных коммутирующих диодов, подключенных катодами соответственно к вторым выводам основного и дополнительного резисторов обратной связи, катоды основного и дополнительного первых коммутирующих диодов нечетных по номеру аппроксимирующих ячеек подключены соответственно к входам основного и допол» нительного операционных усилителей, а аноды - к выходам соответствующих операционных усилителей и к анодам вторых основных и дополнительных коммутирующих диодов, подключенных анодами соответстенно к вторым выводам основного и дополнительного резисторов обратной связи, второй вы,вод первого дополнительного входного резистора первой аппроксимирующей ,ячейки соединен с вторым выводом первого основного входного резистора этой же ячейки, вторые выводы вторых дополнительных входных резисторов нечетных по номеру аппроксимирующих ячеек соединены с шиной положительного опорного напряжения, а вторые выводы вторых дополнительных входных резисторов четных по номеру аппроксимирующих ячеек — с шиной отрицательного опорного напряжения, вторые выводы первых основного и дополнительного входных резисторов каждой аппроксимирующей ячейки, кроме первой, соединены с вторым выводом дополнительного резистора обратной„ связи предыдущей по номеру аппроксимирующей ячейки.

На Фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя, на фиг. 2 и 3 графики, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит первый и второй выходные операционные усилители 1 и 2, первый и второй масштабные резисторы 3 и 4 обратной связи, и потенциометров 5„ ... 5„,, п масштабных резисторов 6 ... 6„, и аппроксимирующих ячеек 7 ... 7>, каждая из которых содержит основной и дополнительный операционные усилители 8 ... 8 и 9 ... 9z, основной и дополнительный резисторы 10

10и и 11„.... 11> обратной связи, первый и второй основные входные резисторы 12 .... 12 „ и 13, .... 13„, первый и второй дойолнительные входные резисторы 14 .... 14„, и 15 ..., 15и, первый и второй основные коммутирующие диоды 16 .... 16 и 171 ..., (7и, первый и второй дополнительные коммутирующие диоды 18„ ..., 18 и 19„

19д, входной масштабный резистор 20.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

Пусть требуется воспроизвести непрерывную нелинейную,функциональную зависимость У = f (X) 0 Х Х, 0 < У У (фиг, 2) при равномерном разбиении оси аргумента на участке аппроксимации.Проведем кусочно-линейную аппроксимацию функции f(Х), располагая узлы аппроксимации в точках x„. (i = О, 1, ..., п ). Ординаты аппрок993288 симируемой функции в этих точках обоз начим У„ .

Предлагаемый функциональный преобразователь осуществляет кусочнолииейную интерполяцию функции, заданной ординатами у; в точках Х, при выполнении следующих соотношений сопротивлений резисторов:

"« " о.=" о„=" R =R, ="=R =М и„и н> а„, К =...=Я„=Я и

К "- R, = ..=Я„"-2Я

45 46 с Лбу

Ъ 4 2О 4Я- 4, Я

При изменении входного сигнала Х

От нуля до Х = 2Е, где Е„ — опор- .

Л се напряжение, на катоде диода 19лформируется кусочно-ломаная (фиг. Зп) а на катоде диода 17,, т.е. на выходе первой аппроксимирующей ячейки 7„, — треугольная функция от Х (фиг. ЗЦ

При изменении Х в пределах ЗЕрХз Е„ на катоде диода 19 формируется кусочно-ломаная (фиг. 38), а на выходе второй аппроксимирующей ячейки 7 треугольная функция (фиг. 3 ). При изменении Х в пределах 4Е,,ЪХЪ 2Ел формируется треугольная функция йа выходе третьей аппроксимирующей ячейки 7 (фиг. ЗД, e).

При дальнейшем увеличении Х аналогично формируются треугольные функции на выходах остальных аппроксимирующих ячеек 7„ ..., 7у,.

Воспроизведение функции f tX) осуществляется путем суммирования треугольных функций с соответствующими коэффициентами, величину и знак которых задают положением движков потенциометров 5, ... 5>. Поскольку треугольные функции, воспроизводимые аппроксимирующими ячейками 7„,..., 7, ортогональнй по отношении друг к другу, то регулировкой потенциометров 5 . ° ., 5И можно устанавливать ординаты восйроизводимой функции

f(Х ) в узлах аппроксимации независимо друг от друга. Следует отметить, что среднее положение движка потенциометров 5„,..., 5И соответствует нулевому коэффицйенту суммирования треугольной функции, поэтому преобразователь позволяет воспроизводить монотонные и немонотонные функции, .изменяющие знак.

Настройка функционального преобразователя осуществляется путем поочередной установки с помощью потенциометров 5л, ... 5, значений функ-:ции в узлах аппроксимации. Если требуется перестроить преобразователь . на воспроизведение другой функции, отличающейся от исходной только в одном i-м узле аппроксимации, достаточно с помощью соответствующего потенциометра 5. установить новое

Л значение Ц„.

Предлагаемый преобразователь обладает в сравнении с прототипом более простой процедурой перестройки на воспроизведение другой функции, позволяет существенно сократить

10 затраты времени. с

Формула изобретения

35 Функциональный преобразователь, содержащий первый и второй выходные операционные усилители, первый и второй масштабные резисторы обратной связи включенные между входом и

;@ выходом соответствующего выходного операционного усилителя, и потенциометров, включенных между входами первого и второго выходных операционных усилителей, входной масштабный . резистор, включенный между выходом первого выходного операционного усилителя и входом второго выходного операционного усилителя, выход которого является выходом преобразовате« ля, И аппроксимирующих ячеек, каждая из которых выполнена на первом.и втором входных резисторах, резисторе обратной. связи, операционном усилителе, вход которого соединен с первыми выводами первого и второго

З5 входных резисторов и резистора обратнрй связи, первом коммутирующем диоде, включенном между входом и -, выходом операционного усилителя, .втором коммутирующем диоде, включенном

40 между выходом операционного усилителя и вторым выводом резистора обратной связи,р масштабных резисторов, . каждый из которых включен между подвижным контактом соответствующего по45 тенциометра и вторым выводом резистора обратной связи соответствующей аппроксимирующей ячейки, второй вы-. вод первого входного резистора первой аппроксимирующей ячейки являет50 ся входом преобразователя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения настройки, он содержит в каждой аппроксимирующей ячейке первый и второй дополнительные входные

55 резисторы, дополнительный резистор обратной связи, первый и второй дополнительные коммутирующие диоды, дополнительный операционный усилитель, вход которого соединен с пер- выми выводами первого и второго дополнительных входных резисторов и дополнительного резистора обратной связи, подключенного вторым выводом к второму выводу второго входного резистора, аноды основного и допол65 нительного первых коммутирующих ди993288

ЗхЪ

+Ею хОО одов четных по номеру аппроксимирующих ячеек подключены соответственно к входам основного и дополнительного операционных усилителей, а катоды - к выходам соответствующих операционных усилителей и к анодам вторых основных и дополнительных коммутирующих диодов, подключенных катодами соответственно к вторым выводам основного и дополнительного резисторов обратной связи, катоды основного и дополнительного первых коммутирующих диодов нечетных по номеру аппроксимирующих ячеек подключены соответственно к входам основного и дополнительного операционных усилителей, а аноды - к выходам соответствующих операционных усилите-; лей и к анодам вторых основных и дополнительных коммутирующих диодов, подключенных анодами соответственно к вторым выводам основного и дополнительного резисторов обратной связи, второй вывод первого дополнительного входного резистора первой аппроксимирующей ячейки соединен с вторым выводом первого основного входного ре зистора этой же ячейки, вторые выводы вторых дополнительных входных резисторов нечетных по номеру аппроксимирующих ячеек соединены с шиной по ложительного опорного напряжения, а вторые выводы вторых дополнительных входных резисторов четных по номеру аппроксимирующих ячеек - с шиной отрицательного опорного напряжения, о вторые выводы первых основного и дополнительного входных резисторов каждой аппроксимирующей ячейки, кроме первой, соединейы с вторым выводом дополнительного резистора обрат15,ной связи. предыдущей по номеру аппроксимирующей ячейки. !

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2п 1. Смолов В.Б. Аналоговые вычислительные машины, М., "Высшая школа", 1970, с. 206.

2. Справочник по нелинейным схемам. Под. ред. Д. Шейнгольда. М., "Мир", 1977, с. 62 (прототип), 993288

33

Yg 4

К

Е Е, 5Е, 4Е, 5Е, Е

4аб

Составитель Н. Балабошко

Редактор В. Петраш Техред М.Костик КорректорО. Билак

Заказ 481/б7 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва,:K-35, Раушская наб., д. 4/5

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