Функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ Союз Советских Соцналистических Реслублнк(51)М 1 з С 06 6 7/26 Государственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытий(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к аналоговой вычислительной техникеИзвестен функциональный преобра-зователь, содержащий сумматор и и элементов аппроксимации, каждый иэ которых выполнен на компараторе, потенциометре опорного напряжения, ключе и блоке резисторов и осуществляющий кусочно-ступенчатую аппроксимацию Функций 11).Его недостатками являются низкая точность и сложность структуры.Наиболее близкое техническое решение к предлагаемому - функциональный преобразователь, содержащий пер вый операционный усилитель, выход которого является выходом Функционального преобразователя, первый резистор обратной связи, включенный между входом и выходом первого операционйого усилителя, второй операционный усилитель, между входом и выходом .которого включен второй резистор обратной связи, входной резистор, первый вывод которого соединен со 25 входом второго операционного усилителя, а второй вывод является входом Функционального преобразователя, п элементов аппроксимации, каждый из которых выполнен на компараторе,по- ЗО тенциометре опорного напряжения,соединенном неподвижным"контактомс миной нулевого потенциала, потенциометре установки начальной координаты, соединенным неподвижным контактом с шиной нулевого потенциала,последовательно соединенных первомключе и масштабном резисторе крутизны, включеннйх между входом первогооперационного усилителя и выходомвторого операционного усилителя,втором ключе, Сбединенйомуправляющимвходом с соответствующим входом первого ключа и выходом компаратора,первый вход компаратора соединен совходом преобразователя, а второйвход с подвижным контактом потенциометра установки опорного напряжения,свободный неподвижный контакт которого подключен к выходу источникаопорного напряжения, информационныйвход второго ключа через токозадающийрезистор подключен к подвижному контакту потенциометра установки начальной координаты, свободный неподвижныйконтакт которого соединен с выходомисточника опорного напряжения. Недостаток такого преобразователянизкая точность, обусловленная тем,что кусочно-линейная аппроксимация заданной функциональной зависимости реализуется путем суммирования характеристик элементов аппроксимации и с увеличением числа одновременно включенных элементов аппроксимации их инструментальные погрешности суммируютсяЦель изобретения - повышение точности. Это достигается тем, что функцио.нальный преобразователь, содержащийпервый операционный усилитель, выход которого является выходом функционального преобразователя, первый.резистор обратной связи, включенныймежду входом и выходом первого операционного усилителя, нторой операционный усилитель, между входом ивыходом которого включен второй резистор обратной связи, входной резистор, первый вывод которого соединен со входом второго операционного усилителя, а второй вывод является входом функционального преобразователя, и элементов аппроксимации, каждый из которых выполнен на компараторе, потенциометреопорного напряжения, соединенномнеподвижным контактом с шиной нулевого потенциала, потенциометре установки начальной координаты, соединенном неподвижным контактом с шиной нулевого потенциала, последовательно соединенных первом ключеи масштабном резисторе крутизны,включенных между входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя, втором ключе, соединенном управляющимвходом с соответствуюцим нходомпервого ключа, цополнительно содержит н каждом элементе аппроксимации четйре переключателяинвертор,элемент 11 лИ-ИЕ, ныход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей, перный вход -с Выходом инвертора, а второй входс выходом компаратора предыдуцегопо номеру элемента аппроксимации,нход инвертора соединен с выходомкомпаратора, неиннертирующий и инвертирующий входы которого подключены соответственно к подвижнымконтактам перного и второго переключателей, разноименные неподвижныеконтакты первого и второго переключателей попарно соединены и подключены ко входу Функционального преобразователя и к подвижному контактупотенциометра опорного напряжения,свободный неподвижный контакт которого подключен к подвижному контакту третьего переключателя, механйчески объединенному с подвижными контактами первого и второго переключателей " "йеподвижные контакты третьего переключателя подключены к шинам положительного и отрицательного опорных.(3) 5 0 15 20 5 ЗО 35 40 45 50 55 напряжений, свободный неподвижныйконтакт потенциометра установки начальной координаты подключен кподнижному контакту четвертого переключателя, неподвижные контактыкоторого соединены с шинами положительного и отрицательного опорныхнапряжений, подвижный контакт потенциометра установки начальнойкоординаты соединен с информационнымвходом второго ключа, выход которогоподключен к неинвертируюцему входувторого операционного усилителя,а также тем, что второй операционный .усилитель содержит дифференциальныйОперационный усилитель и цепь периодической компенсации дрейфа нуля,выполненную на повторителе, запоминающем конденсаторе, нключенном междувходом повторителя и шиной нуленогопотенциала, суммируюцем резисторе,включенном между выходом повторителяи иннертируюцим входом дифференциального операционного усилителя, компараторе, иннертирующий вход которогоподключен к выходу дифференциальногооперационного усилителя, неинвертируищий вход - к шине нулевого потенциала, а выход через ключ - ко входуповторителя, управляющий вход ключаявляется входом запуска цепи периодической компенсации дрейфа нуля,Иа чертеже приведена блок-схемаФункционального преобразователя.Преобразователь содержит и элементов аппроксимации 1 1 в,каждый из которых выполнен на масштабном резисторе 2 крутизны, компараторе 3, инверторе 4, элементе ИЛИ-НЕ 5,потенциометре б опорного напряжения,первом, втором, третьем и четвертомпереключателях 7-10, первом ивтором ключах 11 и 12, потенциометре13 установки начальной координаты,первый и нторой резисторы 14 и 15 обратной связи, входной резистор 16,первый и второй сперационные усилители 17 и 18, а также суммирующийрезистор 1 У, повторитель 20, ключ 21,компаратор 22, запоминающий конденсатор 23, дифференциальный усилитель 24.функциональный преобразовательработает следуюцим образом,Каждый иэ элементов аппроксимации1,, 1 й носпронзводит уравнениеФормула изобретения 10 15 20 30 35 40 Х, , Х - напряжения, равные абсциссам начала и конца данногоотрезка аппроксимацииу; , у, - напряжения, равные координатам начала и конца данного отрезка аппроксимации,Перед настройкой преобразователясогласно граФическим построениям илианалитически получаю: искомые координаты отрезков аппроксимации.Затем по формулам 2 и 3 определяюткоэффициенты К, К, КП и напряжения Б, Б 2 Б,Затем с по"мощью потенциометров 6 опорного напряжения и переключателей 7 - 9 устанавливают границы участков аппроксимации Х, с помощью потенциометров13 установки начальных координат ипереключателей 10 устанавливают значения Б, О. , Бя, а с помощьюмасштабных резисторов 2 крутизны -коэффициенты К Кя.При нулевом входном сигнале Хключи 11 и 12 всех элементов аппроксимации 11 выключены, аключ 21 цепи периодической компенсации дрейфа нуля второго операционного усилителя 18 включен на периодкомпенсации дрейфа нуля,Запоминающий конденсатор 23 заряжается через ключ 21 выходнымтоком компаратора 22 до тех пор,пока выходное напряжение повторителя20 через суммирующий резистор 19 нескомпенсирует дрейф нуля дифференциального усилителя 24,При Х)Х срабатывает компаратор3 первого элемента аппроксимации1 и через Инвертор 4 и элементИЛИ-НЕ 5 включает ключи 11 и 12,которые подают на вход первого операционного усилителя 17 напряжение,снимаемое с подвижного контактапотенциометра 13 и с выхода второгооперационного усилителя 18, обеспечивая тем самым воспроизведениепервого участка аппроксимации.При ХХ срабатывает компаратор 3вторсго элемента аппроксимации 1 уи через инвертор 3 и элемент ИЛИ-НЕвключает ключи 11 и 12, а черезэлемент ИЛИ-НЕ 5 первого элементааппроксимации 1 выключает ключи 11и 12 этого элемента аппроксимации,При дальнейшем увеличении вхоДногосигнала Х преобразователь работаетаналогично, обеспечивая кусочнолинейную аппроксимацию функциитаким образом, что на каждомучастке включен только один элементаппроксимации 11 1 п. Это позволяет производить независимую настройку элементов аппроксимации 1, , 1 п и повысить точ- И ность преобразователя, поскольку в нем не происходит накопление инструментальной погрешности элементов аппроксимации, которое имеет место при суммировании характеристик 65 элементов аппроксимации в известномпреобразователе.Кроме того, положительнойособенностью предлагаемого преобразо"вателя является возмсжность воспро"изведения разрывных функций, чторасширяет его область применения,Фу нкциональный преобразователь,содержащиЯ первый операционный усилитель, выход которого являетсявыходом функционального преобра зователя, первый резистор обратной связи, включенный между входом и ,выходом первого операционного усилителя, второй операционный усилитель, между входом и выходом которого включен второй резистор обратнойсвязи, входной резистор, первыЯ выводкоторого соединен со входом второгооперационного усилителя, а второйвывод является входом функционального преобразователя, и элементов аппроксимации, каждый из которых выполнен на компараторе, потенциометре опорного напряжения, соединенном неподвижным контактом с шиной нулевого потенциала, потенциометре установки начальной координаты, соединенном неподвижным контактом с шиноЯ нулевого потенциала, последовательно соединенных первом кличе и м-сштабном резисторе крутизны, включенных между входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя, втором ключе, соединенном управляющим входом с соответствующим входом первого ключа, о т л и ч а ющ и Я с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит в каждом элементе аппроксимации четыре переключателя, инвертор, элемент ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей, первый вход - с выходом инвертора, а второй вход - с выходом компаратора предыдущего по номеру элемента аппроксимации, вход инвертора соединен с выходом компаратора, неинвертирующий и инвертирующий входы которого подключейы соответственно к подвижным контактам первого и второго переключателей, разноименные неподвижные контакты первого и второго переключателей попарно соединены и подключены ко входу функциональ. ного преобразователя и к подвижному контакту потенциометра опорного напряжения, свободный неподвижный контакт которого подключен к подвижному контакту третьего переключателя, механически объединенному с подвижными контактами первого и второго переключателей, неподвижные контактЬ 1 третьего переключателя подключены к шинам положительного и отрицатель781838 Составитель Н, ЗалабоРедактор И. Николайчук Техред И.Табакович Корректор И. Пожо Тираж 75 И Государственног делам изобретенийМосква, Ж"35, Рсййее юПатент, г, ужго 142,55ВНИ исное ака Покомитета СССРоткрытийушская наб., д. 4/5Ю ад, ул, Проектная,11303 ного опорнык напряжений, свободный неподвижный контакт потенциометра установки начальной координаты подключен к подвижному контакту четвертого переключателя, неподвижные контакты которого соединены С шинами положительного и отрицательного опорных напряжений, подвижньйконтакт потенциометра установки начальной координаты соединен с информационным входом второго ключа, выход которого подключен к неннвертирующему входу второго операционного усилителя.2. Преобразователь по п, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что второй операционный усилитель содержит дифФеренциальный операционный усилитель и цепь периодической компенсации дрейфа нуля, выполненную на повторителе, запоминающем конденсаторе, включенном между входом повторителя и шиной нулевого потенциала,сум"мирующем резисторе, включенноммежду выходом повторителя и инвертирующим входом дифференциальногооперационного усилителя, компараторе,инвертирующий вход которого подключен к выходу дифференциального операционного усилителя, неинвертирующийвход - к шине нулевого потенциала,а выход через ключко входуповторителя, управляющий вход ключа является входом запуска цепи периодической компенсации дрейФа нуля.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Томбвич Р., Еарплюс У. Быстро 15 действующие аналоговые вычислительные машины,",И., Иир, 1964,с. 13 С.2. Авторское свидетельство СССРМ 598092, кл. С 06 С 7/26, 19782 О (прототип),