Функциональный блок

(23) Приоритет осудаСовет оо дв тввнный комитетМинистров СССРам изобретенийоткрытий 43) Опубликовано 05.08,77. Бюллет 4 Б) Дата опубликования описания 3) удК 681.335,(088,8) ь 2 9.7 Авторыизобретени Н, Аэаро Е, Проко ковский ордена Ленина политехничес им. В. И. Ленина71) Заявитель ститут 54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ БЛ ельной степени у емах компенсационьных устройств, вемых элементов нные полевые а блоков в эв известныхительно-деликачестве Изобретение относится к области аналоговой и гибридной вычислительной техники и МОжет быть использоВано В аналогоВых Вычислительных машинах, в том числе и в с точных электроинтеграторах, для решении за- б дач теории поля, в адаптивных системах управления и в других устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве линейюго управляемого и нелинейного резистивного элемента, блока нелинейных функций для 10 выполнения алгебраических операций.11 звестны блоки нелинейных функций, рассчитанные на воспроизведение простейших анадитических функций одной, двух или трех переменных с кусочно-линейной аппроксимацией 15 на основе нелинейного элемента с потенциально-заземленными полупроводниковыми диодами 111.Такие блоки характеризуются сложностью схемы, нестабильностью характеристик во 20 времени и невозможностью менять в широких пределах выходные параметры в зависимости от управляюшего сигнала по требуемому закону с высокой точностью.Укаэанные недостатки нелинейных функци опальных начитраняются схных множ телкоторых В упраВляиспользуются линеаризовазисторы 21,Наиболее близким техническим решениемк предлагаемому изобретению является функциональный блок, содержаший масштабные резисторы, линеаризованные полные транзисторы, первый дифференциальный усилитель,элемент с управляемым сопротивлением, выполненный на полевом транзисторе и второмдифференциальном усилителе, первый вход которого подключен к истоку полевого транзистора и к выходу блока, и через первый масштабный резистор к шине нулевого потенциала, второй вход второго дифференциальногоусилителя подключен через второй масштабный резистор к стоку полевого транзистора,и к первому входу блоха; к выходу первогодифференциального усилителя подключены через третий и четвертый масштабные резисторы затворы линеаризованных нолевых транзисторов, исток первого линеариэоввнногополевого транзистора подключен к шине нулевого потенциале, а сток - к второму входу второго дифференциального усилителя, первый вход первого дифференциального усилителя подключен через пятый масштабный резис 5тор к второму входу блока 31,Недостаток этого блока состоит в том,что ис .ок одного линеаризоввнного полевоготранзистора подключен ко входу усилителя,потенциал которого не фиксирован, е на стоктого же транзистора управляющий сигнал подается непосредственно и не может превышатьиэ условий линееризации величины порядка(0,8 - 1)В. Кроме того, известный элементхарактеризуется наличием систематической 15ошибки, поскольку выражение для выходногосопротивления функционального элемента спра-(ведливо при условии, что сопротивление дополнительного полевого транзистора значи тельно превышает величину сопротивления 2 Орезистора обратной связи, включенного последовательно с дополнительным полевым транзистором. Недостатки снижают точность известного функционального элемента и ограничивают область его применения,25Целью изобретения является повышениеточности и расширения области примененияполевого транзистора.Поставленная цель достигается тем, чтов предлагаемом функциональном блоке истоквторого линеаризованного полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциале,в сток - к первому входу первого дифференциального усилителя, второй вход которогоявляется третьим входом блока.,35На чертеже представлене принципиальнаяэлектрическая схема функционального блокЪ,Функциональный блок содержит масштабные резисторы, 1-3, полевые транзисторы4-6, дифференциальные усилители 7; 8, эле Омент с управляемым сопротивлением, выполненный на полевом транзисторе 6, дифференциальном усилителе 8 и резисторах 2 и 3,Бля линеаризации характеристик полевыхтранзисторов 4, 5, которые работают в омической области и используются в схеме вкачестве линейной управляемой проводимости,включены высокоомные масштабные резисторы 9-12, Таким образом, эти полевые транзисторы являются линеаризованными,50.Дифференциальный усилитель 7 вместе слинеаризованными полевыми транзисторами имасштабным резистором 1 представляют собой компенсационную схему преобразованиянапряжения Б в проводимость Я каналаЕполевого транзистора 5, Полевые линеаризованные транзисторы 4 и 5 управляются одним и тем же .выходным напряженим дифференциального усилителя, поэтому при равенстве их напряжений отсечки 5 проводи- атс мость Л канале полевого)транзистора 5"3равна;где К и К - коэффициенты, характеризу 1й)щие свойств полевых транзисторов 4, 5 соответственно;Ц Ц - прикладываемые к входнымблока, управляющие напряжения;1;) - сопротивление резистора 1,Операционный усилитель 8 управляет транзистором 6 (который вместе с масштабными резисторами 2, 3 представляет собой элемент с управляемым сопротивлением), сопротивление его включает в себя сопротивление полевого транзистсрв 6, равное:% .Р Р --- -Р Р -- ФЧ (4)рз ос 2 ц Р у ОС 2Я ос2Если выполнить условие, что2то (4) можно записать так:рз Рос ц2из которого следует, что относительно сигнала ц функциональный блок представляетсвойства линейно-управляемого напряжениясопротивления, а относительно Ц -линейно 2управляемой проводимости,Квк следует из ( 6),предлагаемый функциональный блок может быть использован не толькокак линейный управляемый резистивный элемент,но и как нелинейноесопротивлениес квадратичной вольтамперной характеристикой вида 3;) - ток, протекающий через полевойтранзистор 6 и резистор 3,Если в качестве выходного сигнала взятьнапряжение Ц, = Р, то функциональныйблок может быть использован в качестве блока нелинейньх функций в том числе множительно-целительного устройства, так квк: 11 ос з ц(7) Предлагаемый функциональный блок имеетследующие преимущества. Полученное выражение для величины выходного сопротивления включает в себя сопротивление 9в то время как при матемаостическом описании известного функционального элемента предполагалось, что Р сс Яос т 1 О 15 формула изобретения функциональный блок, содержащий масштабные резисторы, линеаризованные полевые Юи им пренебрегали.Блок прост в изготовлении, настройке иэксплуатации, поскольку линевризованные полевые транзисторы 4, 5 своими истокамиподключены к фиксированному готенциалу 2 Оземля, а величины сопротивлений масштаб-,ных резисторов 1 и 2 исходя из условия(5 легко могут быть подобраны экспериментально для чего необходимо добиться приравенстве ц и 10 5 одинакового падения нап дряжения на линеаризованных полевых транзисторах 4, 5.В отличие от известного устройства сигналы, подаваемые на входы блока, должныбыть не противоположного, а одинакового Зезнака, что исключает необходимость применения инверторов при использовании функционального блоке в качестве нелинейного сопротивления,35 транзисторы, первый дифференциальный усилитель, элемент с управляемым сопротивлением, выполненный на нолевом транзисторе и втором дифференциальном усилителе, первый вход которого подключен к истоку- полевого транзистора и к выходу блока, и через первый масштабный резистор к шине нулевого потенциала,второй вход второго дифференциального1 усилителя подключен через второй масштабный резистор к стоку полевого транзистора и к первому входу блока;. к выходу первого дифференциального усилителя подключены через третий и четвертый масштабные резисторы затворы линевризованных полевых транзисторов, исток первого линеаризованного полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала, а сток - к второму входу второго дифференциального,усилителя, первый вход первого дифференциального усилителя подктпочен через пятый масштабный резистор к второму входу блока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения, области применения, исток второго линеариэованного полевого транзистора подключен к шиненулевого потенциала а стокк первому входу первого дифференциального усилителя, второй вход которого является третьим входом блока. Источники информация, принятые во внимание при экспертизе:1. Смолов В. Б Аналоговые вычислительные машины, "Высшая школа", М, 1972, с 258-2942. Прокофьев В, Е,: Применение полевыхтранзисторов в аналоговых функциональныхустройствах. "Электромеханика" Изв. высшихучебных заведений,6, 1975.3, Авторское свидетельство СССР % 476572, кл. Ь 06 5 7/26 1973.э 2803/36 Тираж 818ЦНИИПИ Государственного комитепо делам нзобре113035, Москва, Ж-Эб,Подписноета Совета Министров СССний и открытийРаушскаи, наб., д. 4/5 пиал ППП патент", г, Ужгород, уп. Проектная Составитель Л. СнимщнковаРедактор Е, Вратчикова.Техред Н, АндрейчущКорректор Е,.Папи