Функциональный преобразовательнапряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 09. 08,79 (21) 2813936/18-24 Р 1)М с присоединением заявки Йо(23) Приоритет С 06 6 7/26 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 15.05.81. Бюллетень Н 9 18 Дата опубликования описания 15. 05. 81 72) Авторизобретен В.А. Кешишьян отехнический институтМинск Заявитель 54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕН т Изобретение относится к преобразователям напряжения с формированием сигнала, описываемым линейной или нелинейной функцией, и може быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Известно устройство, предназначенное для функционального преобразования напряжения, содержащее ключи, накопительные конденсаторы, усилительные элементы 1.Однако зто устройство отличается сложной Функциональной схемой и, как следствие, невысокой точностью работы.Наиболее близким по техническрй сущности и достигаемому результату к предлагаемому япляется функциональный преобразователь напряжения, содержащий операционный усилитель, между инвертирующим вхо-,ом и выходом которого включен первый накопительный конденсатор, неинзертирующивход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, второй накопительный конденсатор, элемент с односторонней проводимостью и разрядный ключ, вход которого подключен к выходу .операционного усилителя, генератор импульсов,выход опреационного усилителя является выходом Функциональногопреобразователя напряжения 2,Недостаток этого устройствавоспроизведение только линейнойФункции.Цель изобретения - расширениекласса воспроизводимых Функций,Поставленная цель достигается 10 тем, что в Функциональный.преобразователь напряжения введены допол"нительные ключи и соединенные последовательно делитель частоты, дифФеренцирующий элемент, инвертор, 5 причем вход первого дополнительногоключа подключен ко входу Функционального преобразователя напряжения, выход первого дополнительного ключасоединен со входом второго дополни"тельного ключа, выход которого присоединен ко входу третьего дополнительного ключа и к первой обкладке второго накопительного конденсатора, выход операционного усили теля подключен ко входу четвертогодополнительного ключа и через элемент с односторонней проводимостьюко входу второго дополнительногоключа, выход четвертого дополни тельного ключа соединен со второйобкладкой второго накопительногоконденсатора и со входом пятогодополнительного ключа, выход которогоподключен к выходу третьего дополнительного ключа и к инвертирующемувходу операционного усилителя, выходразрядного ключа подсоединен к шине нулевого потенциала, выход дифференцирующего элемента соединен суправляющим входом первого дополнительного ключа, выход инвертора подключен к управляющему входу разрядного ключа, управляющие входы второго и пятого дополнительных ключейподсоединены к первому выходу генератора импульсов, второй выход которого соединен с управляющими входами 5третьего и четвертого дополнительныхключей, третий выход генератора импульсов подключен ко входу делителячастоты.На чертеже изображена схема функционального преобразователя напряжения,Он содержит делитель 1 частоты,первый, второй, третий, четвертый ипятый дополнительные ключи 2-6 элемент 7 с односторонней проводимостью,операционный усилитель 8, первый ивторой накопительные конденсаторы9 и 10, дифференцирующий элемент11, инвертор 12, разрядный ключ.13,генератор 14 импульсов, вход 15 и выход 16 функционального преобразователя напряжения и шину 17 нулевого потенциала.Функциональный преобразовательнапряжения работает следующим образом.Сигналы от генератора 14 импульсов управляют работой второго и пятого дополнительных ключей 3 и б,третьего и четвертого дополнительных 40ключей 4 и 5, а через делитель 1частоты и дифференцирующий элемент11 управляют работой первого дополнительного ключа 2. Эти же сигналычерез делитель 1 частоты, дифференцирующий элемент 11 и инвертор 12управляют работой разрядного ключа 13.Все ключи выполнены на полевыхтранзисторах (см.чертеж).Время, в течение которого замкнУты второй, третий, четвертый и пятыйдополнительные ключи 3-6, определяется длительностью импульсов генератора 14 импульсов.В начальный (первый) момент времени замыкаются первый, второй ипятый дополнительные ключи 2,3 и6. В результате этого второй накопительный конденсатор 10 заряжаетсядо напряжения, действующего на выходе 15. На выходе операционного Щусилителя в этот момент будет напряжение, величина которого зависит ототношения емкостей второго и первогс.накопительных конденсаторов 10 и 9,При равенстве емкостей напряжение у на выходе операционного усилителя 8равно напряжению, действующему навходе 15. Элемент 7 с одностороннейпроводимостью, выполненный на диоде, не пропускает напряжения, действующего на входе 15., на выход операционного усилителя 8,Время нахождения первого дополнительного ключа 2 в замкнутом состоянии определяется длительностьюимпульса с выхода дифференцирующегоэлемента 11. Следующее замыканиепервого дополнительного ключа 2происходит с приходом по переднемуфронту очередного импульса с выходаделителя 1 частоты.С появлением очередного импульса(во второй момент времени) от генератора 14 импульсов замыкается третий и четвертый дополнительные ключи4 и 5; к этому моменту или ко второму импульсу от генератора 14 импульсов уже разомкнуты первый, второй и пятый дополнительные ключи 2,3и б. В результате выходной сигналоперационного усилителя 8 заряжаетвторой накопительный конденсатор 10до величины выходного напряжения,т.е. напряжение на втором накопительном конденсаторе 10 удваивается.Поэтому напряжение на выходе 16 втечение времени от второго до третьего импульса от генератора 14 импульсов равно удвоенному напряжению,действующему на входе 15,С приходом третьего импульса отгенератора 14 импульсов вновь замыкаются второй и пятый дополнительные ключи 3 и б, и второй накопительный конденсатор 10 вновь получает дополнительный заряд с выходаоперационного усилителя 8 по цепиположительной обратной связи черезэлементы 7 с односторонней проводимостью и замкнутые второй и пятый дополнительные ключи 3 и 6. Величинанапряжения, существующая в этот момент времени на выходе 16, равнаудвоенному входному напряжению,Поэтому выходное напряжение операционного усилителя 8, суммируясьс напряжением на втором накопительном конденсаторе 10, существовавшеев течение времени от второго дотретьего импульса, становится равнымучетверенному значению напряжения,действующему на входе 15 функционального преобразователя напряжения,Следовательно, в интервале времени оттретьего .до четвертого импульса отгенератора 14 импульсов напряжениена выходе 16 также равно значениюучетверенного входного напряжения.В общем случае, для текущего мо"мента времени, выходное напряжениеравно: Ов= 2 "З(0)где с = 0,1,2,3 г. - моменты времени, соответствующие импульсам от генератора 14 импульсов,В более общем виде можно записать: у = а ЬХ(2) где а и Ь - постоянные коэффициентыу и х - выходная и входная величины сигналов соответственно. Путем изменения входной величины и частоты генератора 14 импульсов воспроизводят экспоненциальные функции с различной крутизной, что означает расширение класса воспроизводимых функций. В момент времени, определяемый коэффициентом деления делителя частоты, замыкается разрядный ключ 13. В результате этого сигнал на выходе операционного усилителя снижается до нуля Далее процессы повторяются.Ф 20 25 Формула изобретения Функциональный преобразователь напряжения, содержащий операционный 30 усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен первый накопительный конденсатор, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого пбтен циала, второй накопительный конденсатор, элемент с односторонней проводимостью и разрядный ключ, вход которого подключен к выходу операционного усилителя, генератор им О пульсов, выход операционного усилителя является выходом функционального преобразователя напряжения, о т.л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, в него введены дополни. -тельные ключи и соединенные последовательно делитель чдтоты, дифференцирующий элемент, инвертор, причем вход первого дополнительногоключа подключен ко входу функционального преобразователя напряжения, выход первого дополнителього ключа соединен со входомвторого дополнительного ключа, выходкоторого присоединен ко входу третьего дополнительного ключа и к первойобкладке второго накопительного конценсатора, выход операционного усилителя подключен ко входу четвертогодополнительного ключа и через элементс односторонней проводимостью - ковходу второго дополнительного ключа,выход четвертого дополнительногоключа соединен со второй обкладкойвторого накопительного конденсатораи со входом пятого дополнительногоключа, выход которого подключен квыходу третьего дополнительногоключа и к инвертирующему входу операционного усилителя, выход разрядного ключа подсоединен к шине нулевого потенциала, выход дифференцирующего элемента соединен с управлщощим входом первого дополнительногоключа, выход инвертора подключен куправляющему входу разрядного ключа,управляющие входы второго и пятогодополнительных ключей подсоединенык первому выходу генератора имгульсов, второй выход, которого соединенс управляющими входами третьего ичетвертого дополнительных ключей,третий выход генератора импульсовподключен ко входу делителя частоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Цифровые электроизмерительныеприборы. Под ред. В.М. Юпяндина."Энергия", 1972, с. 188-190.2. Дж. Ленк. Руководство для пользователей операционных усилителей,830429 ставитель О. Охред Н.Майорош аднов Корректор М. Шароши Редактор Й. Касарда Тираж 745 Подписн ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/