Функциональный преобразователь

(51) ОСУДАРСТВЕННЦЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ПИСА О ТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киевский политехнический институт им. 50-летия, Великой Октябрьской социалистической революции (72) И.10.Сергеев(56) Авторское свидетельство СССР 9 1016799, кл. С 06 С 7/26, 1983.Авторское свидетельство СССР В 1191892, кл. С 05 Р 1/44, 1978, (54) ФУНКЦИОНАЛЪНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к информа,801580 ционно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразовате"лям, и может быть использовано при.построении информационно-измерительных систем. Цель изобретения - повышение быстродействия функциональногопреобразователя. Поставленная цепьдостигается тем, что в функциональномпреобразователе содержится операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, коммутатор 3, блок запоминающих конденсаторов 4, коммутатор.5, блок запоминающих конденсаторов 6и блок управления 7, 1 ил.Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям,и может быть использовано при построеНии информационно-измерительных систем.Цель изобретения - повышение быстродействия функционального преобразователя.На чертеже приведена схема преоб 10разователя,Функциональный преобразовательсодержит операционный усилитель 1,интегрирующий конденсатор 2 коммутаФ95тор 3, группу 4 запоминающих конденсаторов, коммутатор 5, группу 6 запоминающих конденсаторов и блок 7 управления, информационный вход 8 и управляющий вход 9.Примером построения .блока 7 управления может служить совокупность включенных последовательно генератора 10,счетчика 11 импульсов, дешифратора 12и схем 13 совпадения, а также дешифратора 14 с соответствующими связями,25Работа преобразователя осуществляется следующим образом.По команде "Старт" счетчик 11 начинает подсчитыватьимпульсы генератора 10, ДешиФратор 12, дешифрируясостояния счетчика 11, формирует импульсы управления, поступающие насхемы 13 совпадения, на которые такжепоступает выходной код дешифратора 14,являющийся результатом нелинейного 35преобразования входного кода. Импульсы с выхода схем 13 совпадения поступают на коммутаторы 3 и 5, осуществляющие подключение конденсаторовгрупп 4 и 6 соответственно к выходу40операционного усилителя 1 (группу 4)и к входу устройства (группу 6).Процесс преобразования состоит изнескольких циклов, Цикл начинаетсязарядом конденсаторов группы 4 до 45напряжения, равного выходному напряжению преобразователя (заряжаютсятолько те конденсаторы, которым соответствуют логические единицы в коде, управляющем коммутатором 3), споследующим их разрядом на вход операционного усилителя 1, образующегоинтегратор совместно с интегрирующимконденсатором 2. Затем аналогичноосуществляется заряд конденсаторовгруппы 6 через коммутатор 5 напряжением на входе 9 преобразователя Би последующий их разряд на вход интегратора. В обоих случаях заряды конденсаторов групп 4 и 6 передаются конденсатору 2. После окончания заданного числа циклов счетчик 11 прекращает подсчет импульсов генератора 10, а дешифратор 12 выдает сигнал 1 11Конец преобразования, который поступает на цифровой выход преобразователя.Емкости конденсаторов каждой из групп 4 и 6 соотносятся между собой, например, как веса разрядов двоичного числа, т,е. они могут быть равными 2 С, 2 С, ,2 С, где С - емкость конденсатора соответствующего разряда минимального веса. Таким образом, если на вход 8 преобразователя поступают коды М и И ,которые дешифратоу Эром 14 преобразуются соответственнов коды И, и И , управляющие непосредственно коммутаторами 6 и 4 соответственно, то суммарные заряды, передаваемые группами 6 и 4 конденсатору 2, в этом случае равныКц, = ЧСа,2-":ЧСИ,;1=1Ч 2 = ЧбыкС 7 Ьз 2 ЧаихС 1 э1-1"-где а и Ь; - значения двоичных цифр1-х разрядов кодов И, и Мсоответственно,Предположим, перед началом преобразования напряжение на выходе операционного усилителя 1 равно Ч . Тогда после окончания первого цикла напряжение на выходе устройства станет равным Ч СЫ СБ Ч СМЧ:Ч+Х 1 Ч а Л +Чф С иС С и фи и югде Ц = 1 - в в ; С- емкость конденСфсатора 2.После окончания п-го циклаЧ СИ, "=1,п,В последнем выражении первый членпредставляет собой геометрическуюпрогрессию со знаменателем прогрессии Я, сходящую при выполнении нера-,венства 0 1 (1, а второй член Ч ф"при этом же условии убывает поабсолютной величине, если и - фф,Воспользовавшись известными форму.лами для геометрической прогрессии,запишем выражение для определения вы1580403 ходного напряжения после окончанияпереходного процесса в установившемсярежиме Формула изобретения к видуй(ИЧв= Чк 10 (2)Это выражение является уравнениемпреобразования. Очевидно, что Ю легкопредставимо в виде суммы слагаемых+ гг,где И, и И, например, целая и дробная части И,В этом случае уравнение преобразования можно переписать,в следующем виде Составитель Л.Снимщикова Редактор В,Данко Техред И.Ходанич Кррекор Т.ПалийЗаказ 2015 Тираж 560 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Чп Ч т 7И 1 (1)фф рлф Ь-Очевидно, что если Я=О, то переходной процесс установления выходного напряжения заканчивается за один цикл, Легко показать, что если Я, например, лежит в пределахО, 1, то выходное напряжение после первого цикла устанавливается с погрешностью (102, после второго - ага после третьего - ( О, 17.; после четвертого - 40,01 . Таким образом, практически переходной процесс заканчивается всего за несколько циклов, каждый иэ которых состоит из четырех переключений коммутаторов, Если тактовая частота генератора 10 выбрана, например, 500 кГц, практически она может быть и выше, например 1 ИГц, то в этом случае даже 10 циклов требуют всего 80 мкс.Рассмотрим, каким образом предлагаемый преобразователь может быть использован как функциональный масштабный преобразователь, реализующий функцию потенцирования - обратную логарифмированию. При этом входной код И, заданный, например, в децибелах, определяет значение выходного напряжения относительно входного Ч, т.е.г(дВ) =20 1 а(ч/ч)Последнее выражение преобразуется М(яво, гоЧ,= Ч 10 = Ч- -- . (3)вЫх х " -И /йо10Из сопоставления уравнений (1) и(3) следует, что для реализации уравнения (2) в предлагаемом преобразователе дешифратор 14, выполняющий рольнелинейного преобразователя кодов,должен осуществлять преобразованиев соответствии с выражениямиИ = 10и гг = 101 2 Учто легко выполнимо, В качестве такого дешифратора удобно использовать 15 постоянное запоминающее устройство. Функциональный преобразователь, 20содержащий операционный усилитель,неинвертирующий вход которого подключен к общей шине преобразователя, первую и вторую группы запоминающих конденсаторов, первые обкладки запоминающих конденсаторов в каждой группе объединены, выход операционного усилителя через первый коммутатор соединенс вторыми обкладками запоминающихконденсаторов первой группы, второй 30 коммутатор, управляющие входы коммутаторов соединены с выходами блокауправления, вход которого соединен суправляющим входом преобразователя,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьшения быстродействия,инвертирующий вход операционногоусилителя через первый коммутаторсоединен с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов первой группы, 40 а через второй коммутатор соединен синформационным входом преобразователя и с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов второй группы, объединенные обкладки запоминающих кон денсаторов каждой группы соединеныс общей шиной преобразователя, а вцепь обратной связи операционногоусилителя включен интегрирующий конденсатор