Функциональный преобразователь

юз Советскик АНИ ЕТЕНИ налистическиРеспублик АВТОРСКО ИДЕТЕ ЛЬСТВУ) Дополнительное к авт. св аявлено 04. 12. 78 (21) 2690984/18-2 51)М. Кл. 06 С 7/2 исоединением заявки йоПриоритет -Опубликовано 151080. БюДата опубликования описан сударственный ком по делам изобретен и открытий(71) Заявител 4) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ атной каждо а чер диод источ ралл общи и оИзобретение относится к областианалоговой вычислительной тех.",ики.Известен функциональный преобразователь 1), содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, регистробратной связи, включенный между входом и выходом операционного усилителя, входной резистор, первый вывод которого соединен со входом оперативного усилителя, диодно-реэисторные элементы, подключенные параллельно входному резистору,Его недостатком является низкаяточность и стабильность, обусловленные нестабильностью падения напряжения на диодах.Наиболее близким техническим решен ем является функциональный преобразователь, содержащий операционный .Оусилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя,резистор обратной связи, включенныймежду входом и выходом операционного усилителя, входной резистор, первый вывод которого является входомфункционального усилителя, диоднорезисторные элементы, каждый из которых содержит два последовательно соединенных резистора, подключенных паельно резистору обр сй вывод резисторов го но-реэисторного элемент еэ довательно соединенные итор подключен к восходу нл опорного напряжения.Недостатком такого преобразователя является то, что точность реализации функции и ее стабильность недостаточно высоки. Она определяется величиной эоны нечувствительности используемых полупроводниковых диодов, так как ее разброс и отклонение в результате воздействия климатических и иных факторов соизмеримы с диапазоном изменения выходного напряжения интегральных операционных усилителей. Если же напряжение излома выходной характеристики меньше эоны нечувствительности, ее вообще невозможно реализовать.Целью изобретения является повышение точности преобразования.Это достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, резистор обратной связи, включенный между входом и вых дом операционного усилителя, входной резистор; первый вывод которого является входом функционального преобразователя, а второй вывод соединен со входом операционного усилителя, отличающийся тем, что он дополнительно содержит дополнительный операционный усилитель, ограничитель и масштаб-. ный элемент, соединенные последовательно, выход масштабного элемента со. единен со входом операционного усилителя, выход которого подключен ко входу дополнительного операционного усилителя. 0На фиг. 1 представлена блок-схема функционального преобразователя; на фиг. 2 - воспроизводимая им характеристика.функциональный преобразователь содержит операционный усилитель 1, дополнительный операционный усилитель 2, ограничитель 3, масштабный элемент 4, резистор обратной связи 5, входной резистор б. 20функциональный преобразователь работает следующим образом.Коэффициент передачи операционного усилителя 1, определяемый резистором обратной связи 5 и входным резистором, обозначим К 1 = й/йб, где й и йЬ сопротивления резисторов 5 и 6. Выходной сигнал ОЬ преобразователя поступает на вход операционного усилителя 2, имеющего коэффициент передачи К. Выходной сигнал операцион ного усилителя 20 поступает на ограничитель 3, уровень ограничения которого равен Оо, и далее через масштабирующий элемент 4, коэффициент передачи которого равен КЬ, на вход 35 операционного усилителя 1, где вычитается из входного сигнала ОЬ.До тех пор, пока напряжение О не достигло величины 1 , выходное напряжение преобразователя определяется из формулыО ЦКЬьи Ь 1+К, КЬ (1) После того, как напряжение О достигло (и превышает) величину Оог, коэффициент передачи нелинейного элемента определяется из формулы ОЬЬ " 0 К. - О. К К, (2)формулы (1) .и (2) показывают, что характеристика предлагаемого преобразователя соответствует представленной на фиг. 2, если коэффициенты передачи операционных усилителей выбрать таким образом, чтобы величина Оо достигалась при ОЬхаОйв (см. фиг. 2).,Покажем, что точность реализации этой характеристики выше, чем в прототипе. В последнем излом характеристики происходит в момент, когда 49 напряжение на одном иэ диодов в цепи обратной связи не модулю превосходит величину, достаточную для его отпирания и зависит от вида прямой ветви вольтамперной характеристики диода. Так как величина напряжения, при ко. тором происходит отпирание полупроводниковых диодов, лежит в пределах От 0,4 до 1 В, обеспечить излом выодной характеристики при выходном напряжении, лежащемв этих пределах в прототипе вообще невозможно.Абсолютная величина ошибки реализации излома выходной характеристики ЬО в устройстве-прототипе равна колебаниям величины напряжения отпирания диода Ь ОС.Эти колебания от экземпляра к экземпляру диода, а также вызванные климатическими и иными факторами составляют 0,3-0,5 В и больше. Относительная ошибка реализации излома выходной характеристики б равнаф= ОО./О, )где О - выходное напряжение, при котором должен происходить излом выходной характеристики. Учитывая, что максимальное выходное напряжение интегральных операционных усилителей О обычно не превышает 10-12 В, величина доказывается значительной при всех значениях 0, тем более, чтб как правило величина Ц составляет 5-15 величины Оя.В предлагаемом устройстве излом характеристики происходит при достижении напряжением на выходе операционного усилителя 2 величины Од-, определяемой ограничителем 3.Поскольку О КО 1 то 01 =(а/"я Абсолютная величина ошйбки реализации излома выходной характеристики 60=ьо(к,где Ь Оо- колебание уровня ограничения,В качестве ограничителя 3 можно примЕнить, например, полупроводниковый стабилитрон. Как известно, разброс характеристик стабилитронов имеет примерно ту же величину, что и у диодов.Таким образом, абсолютная (следовательно и относительная) ошибка в предлагаемом устройстве в К раз меньше, чем в устройстве-прототипе. Величина К 1 определяется в основном соотношением величин О и О. Последнюю можно выбрать блйзкой к О, поэтому в реальных устройствах. йеличина К = 5-;20, Например, если ЬО, ъдО0 5 В, О = 1 В, Ор. = 1 В, то К10 и относительная ошибка в прототипе равна 05 Ь 1 Ь 100 = 50 а в предлагаемом преобразователеОФЪ/1 ЖЮ 0:5.Поскольку коэффициент передачи К 2может быть сделан достаточно большим(30-50 и больше), а величина Оогдо" статочно малой, то предлагаемый преобразователь позволяет реализоватьвыходную характеристику с практически любым малым 0.Таким образом, предложенный функциональный преобразователь имеет более высокую стабильность и точность771685 формула изобретения Заказ 6700/621 Подписное НИИПИ Тираж ПП "Патент", ,ул.Проектна филиалг.ужго Фиг.8 по сравнению с прототипом и позволяИт расширить диапазон реализуемыххарактеристик. функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, выход которого является выходом Функционального преобразователя, резистор обратной связи, включенный меж- Ь ду входом и выходом операционного усилителя, входной резистор, первый вывод которого является входом функционального преобразователя, авторой вывод соединен со входом операционного усилителя, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью увеличенияточности, он содержит дополнительныйоперационный усилитель, ограничительи масштабный элемент, соединенныепоследовательно, выход масштабногоэлемента соединен со входом операционного усилителя, выход которого подключен ко входу дополнительного операционного усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Справочник по нелинейным схемам", под редакцией Ютейнголда Д.И.,"Мир", 1977, с. 361.2. Скотт Н. Р. Техника аналоговыхи циФровых вычислительных машин, Из"дательство иностранной литературы,М., 1963, с. 94-97 (прототип),