Функциональный преобразователь

0 П ИС".А,Й.И Е ИЗОБРЕЕЕНИЯ Сотоэ СоветскихСоциалистическихРеспублик и 752378з К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 30.07,80, Бюллетень Ле 28 Дата опубликования описания 01.08, 80(54) фУНКЦИОНАЛЬНИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике,Известен функциональный преобразователь, содержащий Р последовательно соединенных потенциометров, Р диодов,т 1 переменных и Р ограничительных рези 3сторов, аноды диодов соединены и черезпеременный и ограничительный входныерезисторы подключены ко входу преобразователя, в катоды через последователь 10но соединенные переменный и ограничительный резисторы подключены к подвижным контактам потенциометров, свободные неподвижные контакты потенциометров подключены к источнику опорного на 15пряжения и шине нулевого потенциала,цепь нагрузки, подключенную между анодами и шиной нулевого потенциала ) 1(. Его недостатком является потребление значительной мощности от источника входного сигнала и невозможность воспроизве-, дения функции с неманотонной первой производной. 2Наиболее близким техническим решением является функциональный преобразователь, позволяющий воспроизводить функции с намотанной первой производной и содержащий триод, дье группы диодно-резистивных цепей, одна из которых включена в внодную цепь триода, в вторая - в его катодную цепь, и нагрузку, подсоединенную к аноду триода и шине нулевого потенциала 121Его недостатком является низкая стабильность, а также наличие постоянной составляющей в выходном сигнале, что требует принятия специальных мер при работе на постоянном токе.Целью изобретения является повышение точности функционального преобразовате лягЭто достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий два диода, аноды которых соединены с шиной положительного питающего напряжения, а катоды через первый и второй катодные резисторы с шиной нулевого потенциала,10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 75 сетка первого триода через входной резистор соединена с шиной нулевого потенциала и является входом преобразователя, цепь балансировки, первый и второй входы которой подключены к шинам положительного питающего напряжения и нуле- вого потенциала, а выход - к сетке второго триода, первую и вторую диодно-ре зисторные цепи, каждая из которых состоит из и последовательно соединенных потенциометров, и диодов, и переменных и И ограничительных резисторов, аноды диодов соединены, а катоды через последовательно соединенные ограничительный и переменный резисторы подключены к подвижным контактам потенциометров, первый источник опорного напряжения, выход отрицательной полярности которого соединен с катодом второго триода,-второй источник опорного напряжения, отрицательный выход которого через цепь нагрузки функционального преобразователя соединен с катодом второго триода, дополнительную диодно-резисторную цепь, анод диода которой соединен с катодом первого триода, а катод через последовательно соединенные ограничительный и переменный дополнительные резисторы - с выходом отрицательной полярности второго источника опорного напряжения, дополнительно содержит четыре переменных масштабных резистора, два сдвоенных переключателя выбора интервала преобразователя, первь 1 й и второй переключатели знака производной воспроизводимой функции, включенные соответственно, между анодами диодов первой диодно-реэисторной цепи и катодом (эмиттером) первого триода и между анодами диодов второй диодно-резисторной цепи и выходом отрицательной полярности второго источника опорного напряжения первый и второй свободные неподвижные контакты потенциометров первой диодно-резисторной цепи через первый и второй переменные масштабные резисторы, с параллельно подключенными нормально-замкнутыми и нормально-разомкнутыми контактами первого сдвоенного переключателя выбора интервала преобразователя, соединены, соответственно, с выходами положительной и отрицательной полярности второго источника.опорного напряжения, первый и второй свободные неподвижные контакты потенциометров второй диодно-резисторной цепи через третий и четвертый переменные масштабные резисторы, с параллельно подключенными нормальнозамкнутым и нормально-разомкнутым контактамивторого сдвоенного переключателя выбораинтервала преобразования, соединены соответственно, с выходами положительной иотрицательной полярности первого источника опорного напряжения,Принципиальная схема функциональногопреобразователя приведена на чертеже.Функциональный преобразователь содержит первый и второй триоды 1,2, первый и второй источники 3,4 опорногонапряжения, входной резистор 5, первыйи второй катодные резисторы 6,7, цепь8 балансировки, цепь 9 нагрузки, первуюи вторую диоднорезисторные цепи 10,11,дополнительную диодно-реэисторную цепь12, первый и второй переключатели 13,14 знака производной воспроизводимойфункции, первый, второй, третий и четвертый переменные масштабные резисторы 15-18, нормально-замкнутый и нормально-разомкнутый контакты 19,20 первого сдвоенного переключателя выбораинтервала преобразования, нормальнозамкнутый и нормально-разомкнутый контакты 21,22 второго сдвоенного переключателя выбора интервала ъреобраэова-,ния.Функциональный преобразователь работает следующим образом.Предположим, что первый и второй переключатели 13, 14 знака производнойвоспроизводимой функции замкнуты, контакты 20 и 21 замкнуты, а контакты 19и 22 разомкнуты. При нулевом входном сигнале потенциалы катодов триодов 1 и 2 с помощью це-пи 8 балансировки устанавливаются одинаковыми и ток через цепь 9 нагрузкиравен нулю,При небольших входных сигналах положительной полярности ток проводит толькодополнительная диодно-реэисторная цепь12 и цепь 9 нагрузки.При повышении уровня входного сигналапоочередно включаются диоды первой цепи 10. Это происходит в моменты времени, когда потенциал катода триода 1 достигает значений напряжений, снимаемыхс подвижных контактов потенциометровпервой диодно-резисторной цепи 10,При этом ток в цепи нагрузки нелинейно зависит от входного сигнала. Первая производная тока нагрузки возрастает в соответствии с заданной кусочно-линейной аппроксимацией воспроизводимойфункции.Дальнейшее повышение уровня входногосигнала приводит к поочередному включению диодов второй диодно-резистарной цепи 11 и к шунтированию цепи 9 нагрузки.При этом ток в цепи 9 нагрузки будет.нелинейно зависеть от входного сигнала,Первая производная тока нагрузки положительного знака при этом убывает, а отрицательного знака возрастает, Знак первой производной аппроксимируемой функции 1 Оопределяется в данном случае степеньюшунтирования цепи 9 нагрузки второй диодной реэисторной цепи 1 1,Описанный выше режим работы функционального преобразователя соответствуеттому случаю, когда первая диодно-резисторная цепь 10 работает на первом (начальном) интервале аппроксимации воспроизводимой функции, а вторая диодно-резисторная цепь 11 - на втором интервале.С помощью контактов 19 - 22 можноменять местами интервалы работы диоднореэисторных цепей 10.,11, обеспечить иходновременную работу на каждом из двухинтервалов и, наконец, с помощью первогоили второго переключателей знака производной воспроизводимой функции 13 и 14выключить одну из этих цепей,Для обеспечения переключения интервала преобразования без изменения границ участков кусочно-линейной аппроксимации необходимо, чтобы введенные значения сопротивлений переменных масштабных резисторов 19 и 20, а также резисторов 17 и 18 были равны, Желательно,35чтобы указанные пары переменных резисторов имели бы общий привод.Изменяя величины сопротивления переменных масштабных резисторов 18-20можно частично совмещать интервалы преобразования диодно-резисторных цепей10, 11.Таким образом, предложенный функциональный преобразователь позволяет аппроксимировать функции с возрастающейпервой производной, с убывающей первойпроизводной (с возрастающей первой производной отрицательного знака), с возрастающей первой производной на первом интервале и убывающей первой производнойна втором интервале, с убывающей первойпроизводной на первом интервале и возрастающей первой производной на второминтервале.5Также можно аппроксимировать функции,получаемые путем полного или частичногосовмещения интервалов преобразованиядвух диодно-резисторных цепей 10,11. Предложенный функциональный преобразователь имеет более высокую точность воспроизведения функций, Это достигается, во-первых, за счет того, что обе диоано-резисторных цепи 10, 11 включены в катодную цепь каскада с общим анодом и, следовательно, охвачены отрицательной обратной связью. Во-вторых, применение каскадов с низким выходным сопротивлением позволяет эффективно использовать его при больших токах нагрузки (до десятков мА), что в свою очередь обеспечивает работу диодов диоднорезисторных цепей при больших токах, В этом случае сопротивление цепи определяется сопротивлением резисторов этих цепей, температурная стабильность которых значительно выше температурной стабильности диодов,формула изобретенияФункциональный преобразователь, с держащий два триода, аноды которых соединены с шиной положительного питающего напряжения, а катоды через первый и второй катодные резисторы - с шиной нулевого потенциала, сетка первого триода через входной резистор соединена с шиной нулевого потенциала и является входом преобразователя, цепь балансировки, первый и второй входы которой подключены к шинам положительного питающего напряжения и нулевого потенциала, а выход - к сетке второго триода, первую и вторую диодно-реэисторные цепи, каждая из которых состоит из П последовательно соединенных потенциометров,диодов, и перемечных и и ограничительных резисторов, аноды диодов соединены, а катоды через соответствующие последовательно соединенные ограничительный и переменный резисторы подключены к подвижным контактам потенциометров, первый источник опорного напряжения, выход отрицательной полярности которого соединен с катодом второго триода, второй источник опорного напряжения, отрицательный выход которого через цепь нагрузки функционального преобразователя соединен с катодом второго триода, дополнитачьную диоднс-резисторную цепь, анод диода которой соединен с катодом первого триода, а катод через последовательно соединенные ограничительный и переменный дополнительные резисторы - с выходом отрицательной полярности второго источника опорного напряжения, о т - л ичающ ий с ятем, что, сцелью77523 повышения точности, он содержит четыре переменных масштабных резистора, .два сдвоенных переключателя выбора интервала преобразователя, первый и второй переключателя знака производной воспрь 5 изводимой функции, включенные соответстен-но, между анодами диодов первой диоднорезисторной цепи и катодом первого триода и между анодами диодов второй диод- но-резисторной цепи и выходом отрица О тельной полярности второго источника опорного напряжения, первый и второй свободные неподвижные контакты потенциометров первой диодно-резисторной цепи через первый и второй переменные масштабные резисторы, с параллельно подключенными нормально- замкнутым и нормально-разомкнутым контактами первого сдвоенного переключателя выбора интервала преобразования, соединены соответственно, с выходами положительной и 78 8отрицательной полярности второго источника опорного напряжения, первый и второйсвободные неподвижные контакты потенциометров второй диодно-резисторной цепи через третий и четвертый переменныемасштабные резисторы с параллельно подключенными,нормально-замкнутым и нормально-разомкнутым контактами второгосдвоенного переключателя выбора интервала преобразования, соединены соответственно, с выходами положительной и отрицательной полярности первого источникаопсрного напряжения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Смолов В, Б, Аналоговые вычислительные машины, М"Высшая школа,1972, с, 262, рис, У 1-47.2. Авторское свидетельство СССРИо 131514, кл,067/28, 1960