Устройство для выделения абсолютного значения

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.С 06 С 7/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Ордена Ленина институт проблем управления(54) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ВЦЦЕЛЕНИЯ АБСОЛЮТНОГОЗНАЧЕНИЯ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к аналоговой вычислительной технике,5Известны устройства для определения абсолютного значения, использующие прецизионный ограничитель и инвертор на операционных усилителях 11. Такие устройства используют для точного определения абсолютного значения аналоговых величин. Недостатками их являются ограниченное быстродействие и понижение статической точности, вызываемое сравнительно большим коэффициентом передачи выходного операционного усилителя.Наиболее близким техническим решением является устройство для выделения абсолютного значения, .содержащее первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий вход подключен к среднему выводу первого резистивного делителя и через ограничивающий диод к выходу операционного усилителя, второй операционный усилитель, неинвертирующий вход которого через масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий вход -со средним выводом второго резистивн".г: делителя, включенного между выходом второго операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, разделительные диоды и источники напряжения смещения (2).Использование на входе этого устройства так называемой схемы идеального диодаф ограничивает быстродействие устройства в окрестности нуля входного сигнала. Улучшение скоростных характеристик первого операционного усилителя не приводит к улучшению динамических характеристик схемы в целом, так как, во-первых, резкие скачки выходного напряжения этого усилителя проникают на выход устройства в виде помех, и, во-вторых, скорость срабатывания первого операционного усилителя зависит от частоты среза этого усилителя нелинейно и возрастает гораздо медленнее,чем повышается частота среза,Цель изобретения - улучшение динамических характеристик устройства.Для этого в него дополнительно введены токовый функциональный элемент и источники тока, подключенные управляющими входами к первому источнику напряжения смещения, при бО 138 гчем первый источник тока вк;кочеи между инвертирующим входом и выхо- ДОМ ПЕРВОГО ОПЕРаЦИОНИОГО УСИЛИТЕЛЯ,. второй ис".тОчник тОка сВязан с выходом первого операционного усилителя, с выхоцом токового функционального элемента и через разделительные диоды - с соответствующими входамиВтороГО ОперациОннОГО усилителяпервый Вход токового функционального элемента через первый резис:тивный делит ль соединен со входомУстройства р а Второй ВХОДсо вссоыристочником напряжения сещеиия.,На фиг. 1 пока.зана блок схем;:.устройства для выделения абсолютного значения, иа фиг, 2 и фиг, 3ВОЗМОжНые ВаРианты схемь устоойстваУстройство содержит операционныеусилители 1 и 2, рдзъелительныедиоды 3, 4, два резистиВных делителя 5, б и мас 1 табьй резистор 7,Кроме того, В его состав введены,ца=полиительио токовый функциональныйЭлемент 8, источиепки напряжения смещения 9, 10, два источника тока 11,12 и третий разделительный Диод 3,У первого Огердц 1 оииоеОсилтеля1 неинвертирующий вход заземлен зыход соединен с катодом первого диода 3, а суммирующая точка - с выхоДом первОГО резистивного делителя5 ПЕРВЫЙ Вклд КОТОСого вв зтла рходом устройства. а у Второгс эперациоиНого усилителя 2 неиивертируюший входСОЕЦИИЕИ С КатОДОМ ВТОРОго ДиОДа4 и первым выходом резистора 7, сумжОрющая Очка - . Выходом второгорЕЗИСтИВИОГО ЕгИТЕ:я б., а ВЫХОД,являюийся выходом у тройства,. - сперВым вхОдОм Второго резистивиОГОделителя б. токовый функциональный лэлемент 8 подключен к первому исто.-нику напряжения смещения 9, а ковторому источнику напряжения смешеНия 10 подключены два источии:атока 11 и 12 вхлп токово О истО -НаЛЬНОГО ЭЛЕМЕИта с СОСДИИЕИ С;Овторым входом первого резистявиотоделителя 5 а вьВсод - с аиогом Вто".рого диода 4, катодом третьего,ц:ода 13 и выходом одного из ис;точни -ков тока 11. Выход другого источника тока 12 соединен с сулмлрувшейточкой первого операционного усилителЯ 1 и аноДом пеРВОГО Диода 3 р аУпРавляюЩие ВхОДы истОчиикОВ Окс 11и 12 в ,с выходом пеового сперацлоиНОГО УСИЛИТЕЛЯ 1, ЕИОД ТрЕТЬР 1 О ДИОДа1) соединен с выходая Второго резистивного делителя б, второй Вход которого, а также Второй Вывод резистора 7 заземлены,Устроство рабо е ает сл"-.,; рюир,образом,Напряжение Вхоцного сигнала подается на Вход первого резистивиогэлителя 5.С его Выхода в суммирующую б:Очку первого операционного усилителя-,оступает ток,пропорциональный входному напряжению. Выход резистивного делителя 5 потенциально заземлен, ачерез второе его плечо подается токиа вход токового функциональногоэлемента 8Два идентичных источника.тока 11 и 12 управляются выходным напряжением операционного усилителя 1таким образом, что сумма выходноготока источника тока 12 и токов, поступающих на вход операционного усилигаля 1 по плечам резистивного делителя 5, равна кулю. Сумма Выходныхтоков токового функционального элемента 8 и источника тока 11 будет про;о 1 циональиа входному напряжению.Если этот суммарный ток больше нуля,ои через диод 4 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 2. При этом иа выходе устройствапоявляется положительный сигнал,;ропорциональиый входному напряжению,Если суммарный ток меньше нуля, ончерез диод 13 поступает на инвертирующи, вход операционного усилителяинвертируется, причем на выходеустройства и в этом случае появляется положительный сигнал, пропорциональный входному напряжению, Выбираясоответствующие параметры резистивного делителя б и резистора 7, можнополучить иа выходе .Устройства сигнал,пропорциональный абсолютному значению Входного сигнала. Знак выходногосигнала можно выбирать, изменяя полярность диодов 4 и 13. Диод 3 служитдля предотвращения триггерного эффекта операционного усилителя 1,На фиг, 2 показан возможНый вариантэлектрической схемы устройства, Здесьтоковый функциональный элемент 8 иисточники тока выполнены на идентичныхтранзисторных парах. Для достиженияхорошей точности и стабильности транзисторы должны иметь достаточно большой коэффициент усиления по току,либо их надо выполнять В виде составных транзисторов по схеме Дарлингтона,а обратные токи диодов должны бытьмалы, с этой же целью в змиттерныецепи этих транзисторов введены стаби.гизирующие резистооы,Если быстродействие устройстваограничивается динамическими свойствами операионных усилителей, дальнейшее повышение быстродействия может быть достигнуто, как обычно,применением выходного сумматора надвух операционных усилителях. Возможный вариант схемы такого устройствапоказан иа фиг. 3,При использовании широкополосныхоперационных усилителей быстродействие данного устройства для определения абсолютного значения ограничеИОр В ОСНОВНОМ, ВЕЛИЧИИОй ВХОДНОГОтока и собственной емкостью диодг4 и 13, При типовых значениях этихпараметров быстродействие устройства, может быть повышено на один-двапорядка. 5Формула изобретения 5 25 Устройство для выделения абсолютного значения, содержащее первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий вход подключен к среднему выводу первого резистивного делителя и через ограничивающий диод к выходу операционного усилителя, второй операционный усилитель, неинвертирующий вход которого через масштабный резистор соединен с ш.ной нулевого потенциала, а инвертирующий вход - со средним выводом второго резистиврого делителя, включенного между выходом второго операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, разделительные диоды и источники напряжения смещения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с.целью улучшения динамических характеристик устройства, в него введены токовый функциональный элемент и источники тока, подключенные управляющими входами к первому источнику напряжения эмещения, причем первый источник тока включен между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя, второй источник тока связан с выходом первого операционного усилителя, с выходом токового функционального элемента и через разделительные диоды - с соответствующими входами второго операционного усилителя, первый вход токового функционального элемента через первый резистивный делитель соединен со входом устройства, а второй вход - со вторым источником напряжения смещения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Проектирование и применениеоперационных усилителей, Под ред.Дж,Грэма, М., фйир, 1974, с. 2712. Справочник по нелинейным схемам, Под ред. Д. Штейнголда, М.,фИирф, 1977, с, 371,оставитель С. Бехред С,Мигай к Заказ б 302 ЦНИИП 13035 Патент, г, Ужгород, Ул. Прое ктная,4 илиал едактор Л. Алексеенк тираж 780Государственногоделам иэобретениМосква, ЖРау ланКорректор Е.Подписноеомитета СССРи открытийкая наб д. 4