Функциональный преобразователь

(51)5 6 06 О 7/ ГОСУДАРСТВЕНН ПО ИЗОБРЕТЕН ПРИ ГКНТ СССР Й КОМИТЕТМ И ОТКРЫТИЯ",опт4;1. Г г,ЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ ВТОРС КОМУ титут им. ской(71) Киевский политехнический инс50-летия Великой Октябрьсоциалистической революции(56) Авторское свидетельство СССРМ 1109765, кл. 6 06 6 7/26, 1983.Авторское свидетельство СССРМ 679997, кл, 6 06 6 7/26, 1977.(57) Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Целью изобретения является расширение области применения. Функциональный преобразователь содержит Й аппроксимирующих ячеек 1, в состав которых входят конденсаторы 4, 9, ключи 3, 5 - 8 и компаратор 2; интегратор, блок выборки-хранения, блок синхронизации 23. формирователь импульсов 39 и блок модуляции, построенный на компараторе 20, конденсаторах 16 и 22, ключах и интеграторе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. Приоритет по пунктам; 07.02,89 по пп. 1, 2;30.03.89 по и, 3,Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразователям. и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. 5Целью изобретения является расширение области применения,10 15 20 На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства,Функциональный прсобразователь саДержит Й аппраксимиручаеци:( Ячеек 1, каждая из которых состоит из компаратора 2 напряжений, кл)оча 3, запоминающего конденсатора 4, ключей 5 - 8 и запоминающего конденсатора 9, клю 10, интегратор на опер. цианном у,или:. л 11 и конденса) оре 1., кл ачи 13-15 запоминасиций конденсатор 16, кл)очи 17-1 а, каыпаратор 20, клОч 21, конденсатор 22, блок 23 синх ронизе 1 ции, делитель 24 напряжениЯ., ключи 25-27, ОГ 1 ерационный усилитель 28, запоминающий конденсатор 29, ключи 30 - 32 запамина)ащий конденсатор 33, блок выборки-хранения на повтОрителе 34 напряжения, конденсаторе 35 и кл)оче 36, ключ 3, конденсаторр 38 и фармирава 1 ель 39 импу 1 ьсае Примером построения блока 23 синхрони зации может служить саваку) насгь вклю,ченных последовательнс генера.гора 40 тактовых импульсов, счетчика 41 импульсов и дешифратора 42, вьхое(ы которого падклгочены к выходам с(лака синхронизации, элементы с 15 по 22 и с 26 по 30 образу)от блок модуляции,Управляющие входы ключей 15, 17, 19 и 30 обьединены и образуют первый управляющий вход блока ма,1 уляции, а управляющие входы 18, 25 и 27 ключей - второй,Блок 23 формирует три паслеДае 1 ательности неперекрывяющихся сдвинутых во времени импульсов Ф 1, Ф 2 и ФЗ, Г 11 и поступлении этих импул; сав на входы управ" ления саответствующи; клачей пасладнис замыкаются, Входное напавкение О,о( па СтуПВЕТ На фарМИр(гаа 1 ЕЛЬ 39. ЧВСОТа ВХОД- ного напряжения значительна ниже частоты следования импульсов Ф Ф 2 и ФЗ. Формирователь 39 формирует с див раз за период следования напрях ения Ох три импульса, засинхронизираза 11 ных последа вательностями импульсов Ф 1, Ф 2 и ФЗ таким образом, что импульс на управляющий ВХОД ключа ",4 прихОДит ВО время ДействиЯ импульса Ф 1, на к)поч Зб - ва время действия Ф 2, .на кл 1 оч 37 во время ФЗ. Входное наг 1 ряжение О,х поступает также на блок 23 управляя при необходимости частотсй генератора 40 таким образам, чтобы частота генератора 40 была крат;юй (то есть превы 25 г 0 35 40 50 55 шала в заданное число раз) частоте входного напряжения Ох.При поступлении импульса последовательности Ф 1 на ключ 30 конденсатора 29разряжается (через ключ 30), а конденсатор 16 заряжается (через ключи 15 и 17) до напряжения, равного мгновенному значению напряжения О,х(Е) во время действия импульса Ф 1, Если в это время напряжение ОхО, то компаратор 20 открывает ключ 21 и конденсатор 22 тоже заряжается до того же напряжения, что и конденсатор 16. Емкость конденсатора 22 выбирается в два раза большей емкости конденсатора 16, В момент прихода следующего за рассмотрением импульса Э 1 импульса Ф 2 конденсатор 16 (через ключи 18 и 27) и конденсатор22 (через клочи 26 и 21) разряжаются на вход ин гегратара, Заряды с конденсаторов 16 и 22 переходят на конденсатор 29. На выходе операционного усилителя 28 получюат импульсы напряжения, амплитудакоторых равна абсолютной величине мгновенных значений входного напряжения Ок(Е), Та есть описанная часть схемы выполняет две функции - дискретизацию и выпрямление входного напряжения Ох(Т), Напряжение с вы.ода операционного усилителя 28 поступает на ключи 10 и 31 и на вторые в:ады ячеек 1,При поступлении импульса ФЗ на ключ 31 конденсатор 33 заряжается да напряжения, равного напряжению на выходе операционного у илителя 28, а затем, при приходе импульса Ф 1 1 а ключ 32, разряжается на вход интегратора, образованного операционным усилителем 11 и включенным в цепь ега обратной связи конденсатором 12,Заряд с конденсатора ЗЗ переходит таким образом на конденсатор 12,В эта время импульс ФЗ открывает ключ 10, Выходное наг 1 рякение операционного усилителя 28 поступает на конденсатор 9 в ячейках 1, Это же напряжение приложено к вторым зхадам ячеек 1, к первым входам которых приложено напряжение смещения, В тех ячейках 1, в которых рассматриваемый мпмент. времени напряжение на втором входе превышает напряжение смещения, кампаратор 2 открывает ключи 7 и 8, в результате чего конденсатор 9 во время дейстВия импульса ФЗ заряжается (через ключ 10 и ключ 7) до напряжения равного выходному наг)ряжению операционного усилителя 28, а затем, при поступлении импульса Ф 1, разряжается (через ключ 7 и ключ 13) на вход интегратора (операционный усилитель 11 и конденсатор ";2), передавая свой заряд конденсатору 12, Конденсатор 4, заряженный25 30 40 конденсаторе 12 передается заряд, прямо 45 пропорциональный мгновенным значениям напряжения, полученного путем выпрямления и нелинейного преобразования входного напряжения О(1), то очевидно, что за 50(через ключи 3 и 5) во время действия импульса ФЗ до напряжения, равного напряжению смещения, приложенному к первому входу функционального узла 1, разряжается во время действия импульса Ф 1 (через ключи 6 и 25 и транзистор 8) на вход интегратора (операционный усилитель 11 и конденсатор 12), передавая свой заряд конденсатору 12.В тех ячейках 1, в которых в рассматриваемый момент времени напряжение на втором входе не достигло значения напряжения смещения, приложенного к первому входу, ключи 7 и 8 оказываются закрытыми, конденсатор 9 не заряжается и никакой передачи зарядов от конденсаторов 4 и 9 конденсатору 12 не происходит.Если емкости конденсаторов 4 и 9 равны между собой, то очевидно, что суммарный заряд, передаваемый от этих конденсаторов из 1-й ячейки конденсатору 12, пропорционален разности мгновенного значения Ох входного напряжения Оах 1) и напряжения смещения -го функционального узла 1. В результате суммарный заряд,передаваемый от конденсатора 33 и конденсаторов 4 и 9 всех ячеек 1 конденсатору 12, оказывается нелинейно зависимым от входного напряжения Овх(т), соотношение между напряжениями на выходе делителя 24 напряжения, служащим напряжениями смещения для функциональных узлов 1, выбирается таким, чтобы с ростом напряжения на выходе операционного усилителя 28 все большее число функциональных узлов 1 участвовало в формировании упомянутого выше заряда.Эта линейная зависимость представляет собой кусочно-линейную кривую, точки излома которой определяются значениями напряжения смещения на первых входах ячеек 1, а наклоны линейных участков соотношением емкостей конденсатора 33 и конденсаторов 4 и 9 в ячейках 1, Поскольку каждый раз при приходе импульсов Ф 1 на один период напряжения Овх(т) суммарный заряд, переданный на конденсатор 12 от конденсаторов 4, 9 и 33, окажется прямо пропорциональным среднему значению напряжения, полученного путем нелинейного преобразования входного напряжения ОвхВыходное напряжение устройства в установившемся режиме 5 10 15 20 Ооо ---1С 1 г 1 - 0Сзегде 0 = 1 - , С 12, Сзв - емкости конденС 12саторов 12 и 38, Выходное напряжение устройства прямо пропорционально среднему значению нелинейно преобразованного входного напряжения Овх(т). Формула изобретения 1. Фун кциональн ый и реобраэователь, содержащий последовательно соединенные первый ключ, второй ключ, интегратор и блок выборки-хранения, выход которого через последовательно соединенные третий и четвертый ключи подключен к входу интегратора, общий вывод первого и второго ключей подключен к первой обкладке первого запоминающего конденсатора, а общий вывод третьего и четвертого ключей - к первой обкладке второго запоминающего конденсатора, вторые обкладки первого и второго запоминающих конденсаторов соединены с шиной нулевого потенциала, формирователь импульсов, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно с управляющим входам третьего, четвертого ключей и блоку выборки-хранения, блок синхронизации, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения в него введены пятый, шестой и седьмой ключи, блок модуляции,К аппроксимирующих ячеек, каждая из которых содержит компаратор напряжения, первый и второй запоминающие конденсаторы, с первого по пятый ключи, причем в каждой аппроксимирующей ячейке первая обкладка первого запоминающего конденсатора подключена к общему выводу первого и второго ключей, а вторая - к общему выводу третьего и четвертого ключей, первая обкладка второго запоминающего конденсатора через пятый ключ и свободные выводы второго и третьего ключей подключены к шине нулевого потенциала, а свободный вывод первого ключа подключен к первому входу компаратора, вторая обкладка второго запоминающего конденсатора и свободный вывод четвертого ключа подключены соответственно к первому и второму выходам аппроксимирующей ячейки, а первый и второй входы компаратора образуют соответственно первый и второй информационные входы аппроксимирующей ячейки, управляющие входы четвертого и пятого ключей подключены к выходу компаратора, управляющий вход второго ключа образует первый, а объединенные управляющие входы первого и1675910 Составитель Л, СнимщиковаРедактор В, Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор И. Муска Заказ 3004 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 третьего ключей - второй управляющие входы аппроксимирующей ячейки, причем выход блока модуляции через последо. вательно соединенные пятый и шестой ключи соединен с входом интегратора, общий вывод пятого и шестого ключей подключен к объединенным первым выходам М аппроксимирующих ячеек, вторые выходы которых объединены, через седьмой ключ соединены с выходом интегратора, вторые информационные входы Й аппроксимирующих ячеек обьединены и соединены со свободным выводом первого ключа и выходом блока модуляции, вход которого подключен к входу преобразователя, а первый и второй управляющие входы подключены соответственно к первому и второму выходам блока синхронизации, первые информационные входы аппроксимирующих ячеек соединены с И входами задания опорных напряжений, первые и вторые управляющие входы й аппроксимирующих ячеек подключены соответственно к первому и третьему выходам блока синхронизации, вход блока модуляции соединен с информационным входом блока модуляции и с тактовым входом блока синхронизаций, входы синхронизации формирователя импульсов подключены к выходам блока синхронизации.2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок модуляции содержит интегратор со сбросом, компаратор, два конденсатора и с первого по седьмой ключи,вход компаратора подключен к объединенным выводам первого и второго ключей и к входу блока, свободный вывод первого ключа соединен с первой обкладкой первого 5 конденсатора и через третий ключ - с шинойнулевого потенциала, вторая обкладка первого конденсатора подключена через четвертый ключ к входу интегратора, а через пятый ключ к шине нулевого потенциала, 10 первая обкладка второго конденсатора соединена со свободным выводом второго ключа и через шестой ключ с входом интегратора, вторая обкладка второго конденсатора соединена с шиной нулевого 15 потенциала через седьмой ключ, управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, управляющие входы первого, второго и пятого ключей и вход сброса интегратора объединены и образуют первый 20 управляющий вход блока, управляющиевходы третьего, четвертого и шестого ключей объединены и образуют второй управляющий вход блока.3, Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияточности, в него введен блок деления напряжения, К выходов которого подключены к Й входам задания опорных напряжений преобразователя, в выход преобразователя 30 соединен с входом блока деления напряжения.Приоритет по пунктам, 07.02.89 попп,1,2;30.03,89 по п.З