Функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а 91 гггг ВСЮ С 06 С 7/26 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И,Ленина(56) 1. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д.Шейнгольда. "Мир", 1977, с. 361, рис. 3,5.1.2. Авторское свидетельство СССР Ф 987794, кл. С 06 С 7/26, 1982 прототип).(54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий дифференциальныйусилительный каскад, выполненный надвух транзисторах, эмиттеры которыхобъединены и через первый генератортока подключены к отрицательной шине источника питания, база первого транзистора является входом функционального преобразователя, а его коллектор подключен к положительной шине источника питания, соединеннойчерез второй генератор тока с коллектором второго транзистора и базойвыходного транзистора, змиттер которого является выходом функционального преобразователя, а коллектор подключен к положительной шине источника питания, и аппроксимирующих элеметов, каждый из которых выполнен натранзисторе, коллекторы транзисторов аппроксимирующих элементов объединены с коллектором второго транзисторадифференциального усилительного каскада, а эмиттеры объединены с эмиттерами первого и второго транзисторов дифференциального усилительного 1 каскада, и резистивных делителейнапряжения, первые выводы которыхподключены к шине нулевого потенциала, средний вывод первого резистивного делителя напряжения подключенк базе второго транзистора дифференциального усилительного каскада, авторой вывод подключен к выходу преобразователя, базы транзисторов(и)-го аппроксимирующих элементовсоединены со средними выводами соответствующих резистивных делителейнапряжения со второго по г 1 -ый, последовательно соединенные гг резисторов смещения и третий генератортока, свободные выводы первого резистора смещения и третьего генераторатока подключены соответственно к выходу преобразователя и отрицательной шине источника питания, общие выводы и резисторов смещения подключены ко вторым выводам соответствую:щих резистивных делителей напряжения со второго по й -ый, общая точка П.-го резистора смещения и третьего генератора тока соединена с базой транзистора гг -го аппроксимирующего элемента,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения динамического диапазона преобразователя, в него введены и дополнительных генераторов токаи и дополнительных аппроксимирующихэлементов, выполненных на транзистоорах, коллекторы и эмиттеры которыхподключены соответственно к коллектору и эмиттеру первого транзистора дифференциального усилительного каскада, и дополнительных резистивныхделителей напряжения, первые и вторые выводы которых подключены соот1132298 ветственно к входу преобразователяи к шине нулевого потенциала, а средние выво 1 ы каждого из которых подключены к базам транзисторов соответствующих п дополнительных аппроксимиИзобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике.Известны функциональные преобразователи содержащие операционные усилители с нелинейными диодными элементами в цепи обратной связи Я . Недостатком этих преобразователей является низкая точность. ,1 ОНаиболее близким по технической сущности к предложенному является функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный усилительйый каскад, выполненный на двух тран зисторах, змиттеры которых объединены и через первый генератор тока подключены к отрицательной шине источника питания, база первого транзистора является входом функциональ ного преобразователя, а его коллектор подключен к положительной шине. источника питания, соединенной через второй генератор тока с коллектором второго транзистора дифференци ального усилительного каскада и с базой выходного транзистора, эмиттер которого является выходом функционального преобразователя, а коллектор подключен к положительной шине источ- З 0 ника питания, и аппроксимирующих элементов, каждый из которых выполнен на транзисторе, коллекторы транзисторов аппроксимирующих элементов, объединены с коллектором второго35 транзистора дифференциального усилительного каскада, а эмиттеры объединены с эмиттерами первого и второго транзисторов дифференциального усилительного каскада, и резистивных делителей напряжения, первые выводы кото. 40 рых подключены к шине нулевого нотен" циала, средний вывод первого резистивного делителя напряжения подключен к базе второго транзистора дифферен 45 циального усилительноГо каскада, а рующих элементов , которые черезсоответствующие 11 дополнительныхгенераторов тока подключены котрицательной вине источника питания,2второй вывод подключен к выходу преобразователя,базы транзисторов (п)- го аппроксимирующих элементов соединены со средними выводами соответствующих резистивных делителей напряжения со второго по п-ный, последовательно соединенные и транзисторов смещения и третий генератор тока, свободные выводы первого резистора смещения и третьего генератора тока подключены соответственно к выходу преобразователя и отрицательной шине источника питания, общие выводы п резисторов смещения подключены к вторым выводам соответствующих резистивных делителей напряжения со второго по 11 -ый, общая точка 11 -го резистора смещения и третьего генератора тока соединена с базой транзистора И -го аппроксимирующего элемента 1 21.Однако такой функциональный преобразователь имеет высокую точность преобразования, Кроме того,функциональный преобразователь может работать только с однополярными сигналамиЦель изобретения - расширение динамического диапазона преобразователя за счет получения 2-полярной характеристики преобразования при сохранении высокой точности и стабильности.Цель достигается тем, что в функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный усилительный каскад, выполненный на двух транзисторах, эмиттеры которых объединены и через первый генератор тока подключены к отрицательной шине источника питания, база первого транзистора является входом функционального преобразователя, а его коллектор подключен к положительной шине источника питания, соединенной через второйгенератор тока с коллектором второго1132298 4 3транзистора дифференциального усилительного каскада и с базой выходного транзистора, эмиттер которого является выходом функционального преобразователя, а коллектор подключен кположительной шине источника питания,и аппроксимирующих элементов, каждый шине нулевого потенциала, средний вывод первого резистивного делителянапряжения подключен к базе второготранзистора дифференциального усилительного каскада, а второй выводподключен к выходу преобразователя,базы транзисторов Ь -1)-го аппроксиними выводами соответствующих резистивных делителей напряжения со второго нор -ный, последовательно соединенные р резисторов смещения и третий генератор тока, свободные выводыпервого резистора смещения и третьего генератора тока подключены соответственно к выходу преобразователяи отрицательной шине источника питания, общие выводы и резисторов смещения подключены ко вторым выводамсоответствующих резистивных делителей напряжения со второго по и-ый,общая точка и-го резистора смещения итретьего генератора тока соединенас базой транзистора и-го аппроксимирующего элемента, введены и дополни 30 11 16 11 суВх1 Ргде К - коэффициент передачи резис 40 , тивного делителя напряжения 8, тельных генераторов тока и и дополни за счет пеРеРаспределения токов, задаваемых первым 4 и вторым 5 генераторами тока, в момент открытия тран 45 зистора 7 и закрытия транзистора 2на выходе преобразователя образуетсяточка излома выходной характеристиПри увеличении амплитуды напряже 50 ния входного сигнала до й В, начинает открываться транзистор 7 и запираться транзистор 7, что соответствует второй точке излома для положительной полярности сигнала.55 При этОмф 1 ь 9 е 19 11 ВхВфг (иИ тельных аппроксимирующих элементов,выполненных на транзисторах, коллекторы и эмиттеры которых подключены соответственно к коллектору и эмиттеру первого транзистора дифференциального усилительного каскада, р дополнительных резистивных делителей напряжения, первые и вторые выводы которыхподключены соответственно к входу преобразователя и к шине нулевого потенциала, а средние выводы каждогоиз которых подключены к базам транзисторов соответствующих р дополнительных аппроксимирующих элементов,которые через соответствующие р дополнительных генераторов тока подклюиз которых выполнен на транзисторе,коллекторы транзисторов аппроксимирующих элементов объединены с коллек Отором второго транзистора дифференциального усилительного каскада, аэмиттеры объединены с эмиттерамипервого и второго транзисторов дифференциального усилительного каскада,15и резистивных делителей напряжения,первые выводы которых подключены к мирующих элементов соединены со средчены к отрицательной шине источника питания.Иа чертеже представлена функцио" нальная схема преобразователя,Функциональный преобразователь содержит первый 1 и второй 2 транзисторы дифференциального усилительного каскада, выходной транзистор 3, три генератора тока 4 - 6, и транзисторов аппроксимирующих элементов 71 7 в, и резистивных делителей напряжения 8 8 в, р резисторов смещения 9 9 в, и транзисторов дополнительных аппроксимирующих элементов 10 10 р, и дополнительных резистивных делителей напряжения 11 11 в, р дополнительных генераторов тока 121,., 12 рФункциональный преобразователь работает следующим образом.В исходном состоянии при напряжении источника входного сигнала равном нулю транзисторы 1 и 2 дифференциального усилительного каскада открыты, напряжение на выходе преобразователя равно нулю, транзистоРы 7 7 и, 10, , 10 и закрыты. При малом входном сигнале коэффициент передачи К дифференциального усилительного каскада определяется соотношением резисторов резистивного делителя напряжения 8. При увеличении входного сигнала в положительную сторону до величины, равной1132298 аказ 9793(41 . Ти аж 698 ПШБ Пат ВН где К - коэффициент передачи реэис 2тивного делителя напряжения 8,В общем случае при И транзисторахи (и+1) .участках аппроксимации характеристика для положительной полярности сигналов имеет видФ цэ д И (4о) ье 11 вве-ю л-з Овал.ъ"в-э ввкоХ ,-10При изменении входного сигнала всторону отрицательных значений до величины, равной 0,) евк ц,р151где К - резистор делителя напряже 1ния 11,включенный между выходом делителяи шйной нулевого потенциала,транзистор 101 открывается, а транзистор 1закрывается, что соответствует первой точке излома для отрицательноговходного сигнала. При этом за счетперераспределения токов, задаваемыхпервым 4 и вторым 5 генераторами тока между открывающимся транзистором 10и закрывающимся транзистором 1,характеристика преобразователя получает точку излома характеристикой, При увеличении амплитуды напряжения входного сигнала в сторону отрицательных значений до БщМ2Овх= фг нг тгде К - резистор делителя напряже 1ния 11 рвключенный между выходом делителя и шиной нулевого потенциала, начинает открываться транзистор 10 и запираться транзистор 101. Это соответствует второй точке излома выходной характеристики преобразователя для отрицательной полярности.В общем случае при и дополнительных аппроксимирующих элементах на транзисторах имеемИ)1 вкц иТаким образом, предложенная схема функционального преобразователя имеет двухполярную характеристику преобразуемых сигналов, причем точность характеристики преобразования близка к, идеальной,