Нелинейный элемент

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистицескии Реслублик(22) Заявлено 28,04 1) М. Кл. б 065 7/2 заявки рисоедин Гасударственный комитет Совета Министров СССР по делам изооретений и открытий(45) Дата опубликования описания 08.02.77 К 681,33 (088.8 2) Автор изобретения. Митьков 1) Заявител Специальное конструкторское бю ппленной авто те 4) НЕЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕМЕ некиеичиги со- лнеи а Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и промышленной электроники и может найти широкое применение в гибридных вычислительных машинах, а также в промышленной автомагике для построения прецизионных нелинейных функциональных и аналого-цифровых преобразователей, устройств выделения экс тремального сигнала, формирования абсолютного значения выходного сигнала, ограничителей сигнала и др.Известны нелинейные элементы аналогич ного назначения, содержащие операционные усилители и диодные элементы (.1, 2, Однако точность их рабогы невысокая,Из известных устройств наиболее близким по технической сущности, к данному изобретению является нелинейный элемент (презиционный ограничитель), содержащий операционный усилитель, вход которого сое динен с первыми выводами первого и второго масштабных резисторов обратной связи и через входной масштабный резистор со входом элемента, к выходу операционного усилителя подключены анод и катод первого и второго ограничивающих диодов Я, Поскольку ограничивающие диоды в этом элементе включены в контур отрицательно обратной связи, нелинейность, температурная чувствительность и наличие конечного сопротивления их прямых характеристик практически не вносят погрешности в выходные сигналы нелинейного элеменм,Однако в таком элементе точность преобразования зависит ог обратных характеристик ограничивающих диодов, в часгнос ти от их обратных токов,Белью изобретения является устра 15 влияния обратных характеристик огра вающих диодов, т,е, повышение точнос воспроизведения функций нелинейным ментом,Поставленная цель достигается ге 20 что предложенный нелинейный элемен держит компенсирующие диоды и упра мые ключи, управляющие входы когор соединены с выходом усилителя, Вхо вого управляющего ключа подключен 25 тоду первого ограничивающего диодаду первого компенсирующего диода, катодкоторого соединен со вторым выводом первого масштабного резистора обратной связи, Вход второго управдяемого ключа подключен к аноду второго ограничивающегодиода и катоду второго компенсирующегодиода, анод которого соединен со вторымвыводом второго масштабного резистора обрагной связи, Выходы управляемых ключейсоединены с шиной нулевого потенциала, 10На фиг, 1 и 2 даны варианты схемыпредлагаемого нелинейного элемента,Нелинейный элемент состоит из операционного усилителя 1, в цепях огрицагедьнойобратной связи которого включены масштаб ные резисторы 2 и 3 обратной связи и ограничивающие диоды 4 и 5, Выходы нелинейного элемента выведены на клеммы 6 и 7.Последовательно с ограничивающими диодами 4 и 5 включены компенсирующие диоды ф8 и 9 соответственно, а точки соединениядиодов подключены к коммутирующим входам 10 и 11 ключей 12 и 13. Выходы ключей соединены с шиной нулевого потенциала,а выход усилителя 1 подключен к управляющим входам 14 и 15 ключей, Ключ 3.2 замыкается отрицательным управляющим напряжением, ключ 3.3 - положительным, Навходе нелинейного элемента включен входной масштабный резистор 16,В нелинейном элементе, показанном нафиг, 2, вместо двух ключей использованодин переключающий ключ 12,Предлагаемый нелинейный элемент рабо- Збгает следующим образом,При изменении (даже достаточно плавном) входного сигнала ПЬЮ от положительного значения к отрицательному выходнойсигнал 0, усилителя 1 претерпевает4 Оскачок ог отрицательного к положительномузначению, При этом ключи 12 и 13 устанавливаются в положения, показанные на фиг. 1и 2, В результате потенциал катода диода9 становится равным потенциалу общей шины, а следовательно, потенциалу его анода,соединенного через резистор 3 с фпогенциадьно заземденнымф входом усилителя 1,поэтому обратный ток через диод 9 (и через резистор 3 ) не проходит, и выходныесигналы В,. и О нелинейного элемента не искажаются,Введение в каждую цепь отрицательной обратной связи компенсирующего диода в 55 сочетании с ключами, включенными по схеме на фиг. 3. и 2, существенно улучшает характеристики устройства, делая их полностью независимыми ог характеристик применяемых диодов. 69 Предлагаемое решение особенно эффективно при построении нелинейных элементов в микроэлектронном исполнении, Известно, что изготовление диодов с мадыми обратными токами требует сложной и дорогостом яшей технологии, Предлагаемая схема позволяет в качестве ограничивающих и компенсирующих диодов применять непрецизионные диоды с достаточно большими (соизмеримыми с токами нагрузки нелинейного элемента) обратными токами.К ключам 12 и 13 также не предъявляется жестких требований: в разомкнутом состоянии их токи утечки могут быть соиз меримыми с токами нагрузки нелинейного элемента, а в замкнутом состоянии сопротивление ключей может быть достаточно вэлико,Таким образом, предлагаемое решение позволяет сравнительно дешевыми средствами существенно повысить точность воспроизведения функции нелинейным элементом.формула изобретенияНелинейный элемент, содержащий операционный усилитель, вход которого соединенс первыми выводами первого в второго масштабных резисторов обратной связи и черезвходной масштабный резистор - со входомэлемента, к выходу операционного усилителя подключены анод и катод первого и второго ограничивающих диодов, о г л ичающийся тем, что, сцельюповышения точности воспроизведения функции,он содержит компенсирующие диоды и управляемые ключи, управляющие входы которыхсоединены с выходом усилителя; вход первого управляемого ключа подключен к катоду первого ограничивающего диода и аноду первого компенсирующего диода, катод которогосоединен со вторым выводом первого масштабного резистора обратной связи; вход второго управляющего ключа подключен к аноду второго ограничивающего диода и катодувторого компенсирующего диода, анод которого соединен со вторым выводом второгомасштабного резистора обратной связи; выходы управляемых ключей соединены с шиной нулевого потенциала.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:3., Анисимов Б, В Голубкин В, Н, фАналоговые вычислительные машины", издательство "Высшая школаф, М., 3.973. гсгр8 6-92,2. "Проектирование и применение операционных усилителей" под редакцией Дж.Закмз 5562/251 Тираж 864 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5