Функциональный преобразователь

Союз СоветсиицСоциапистичесниаРесиубиии АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22)Заявлено 12,02.80(21) 2883174/18-2с прнсоелннениею заявки М -51) М. 6 С 7/26 3 ЬеударстасааыЯ каивтат ВСТР ав далаи азебуетеааЯ и аткрытвЯПриоритетОпубликовано 30.11.81. Ькзл Дата опубликования описан(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ усилителя, вторые выводы входных резисторов объединены и являются аналоговым входом преобразователя, первый ключ, информационный вход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход - с шиной нулевого потенциала, а управляющий вход - со входом знака преобразователя 21Недостатки указанного преобразо-. вателя состоят в низкой точности, обусловленной влиянием остаточных параметров ключа на выходную характеристику, а также ограниченных функциональных возможностях, поскольку он позволяет реализовать только операцию преобразования цифрового сигнала, управляющего знаком выходного сигнала, и входного аналогового сигнала одной полярности в биполярный Изобретение относится к аналоговой и аналого-цифровой вычислительной технике.Известен функциональный преобразователь, содержащий первый и второйоперационные, усилители, первый и второй диоды, масштабные резисторы 1,11.Недостатком известного преобразователя являются ограниченные функци 16 ональные воэможности, поскольку, он позволяет реализовать только операцию выделения модуля входного сигнала.Наиболее близок к предлагаемому функциональный преобразователь, содержащий операционныи усилитель, выход которого является аналоговым выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирукщим входом и выходом операционного усили- О теля, первый и второй входные резисторы, соединенные первыми выводами, соответственно, с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного выходнойЦель и ности и Р воспроизв(72) Авторы Л,Н.Пресы изобретения . И,Я .К игнал.обретения - повышение т сширение класса функций димых преобразователем.8860 30 Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий операционный Усилитель, выход которого является аналоговым выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, первый и второй входные резисторы, соединенные первыми выводами, соответст О венно, с инвертнрующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, вторые выводы входньх резисторов объединены и являются аналоговым входом преобразователя, первый 15 ключ, информационный вход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, дополйительно содержит второй и третий ключи, дополнительный операционный усилитель, блок логического сложения по модулю два, цифровой мультиплексор, компаратор, инвертирующий вход которого соединен со входом преобразователя, неинвертирующий вход - с шиной нулевого потенциала, а прямой и инверсный выходы являются первым и вторым цифровыми выходами преобразователя, первый и второй информационные входы цифрового мультиплексора соединены соответственно с прямым выходом компаратора и с выходом блока логического сложения по модулю два, первый и второй входы которого являются первым и вторым цифровыми входами преобразователя, управляющий вход . цифрового мультиплексора является управляющим входом преобразователя, выход первого ключа соединен с инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй ключ включен между выходом дополнительного операционного усилителя и неинвертирующим входом основного операционного усилителя, третий ключ включен между выходом и инвертирующим входом дополнительного. операционного усилителя, управляющие входы первого и второго ключей соединены с прямым, а управляющий вход третьего ключа - с инверсным выходами цифрового мультиплексора.На чертеже приведена схема функционального преобразователя, 55Преобразователь содержит основной и дополнительный операционные усилителии 2, первый, второй и третий 3ключи 3, 4 и 5, компаратор 6, блок 7 логического сложения по модулю два, цифровой мультиплексор 8, первый и второй входные резисторы 9 и О, резисторобратной связи.Преобразователь работает следующим образом.для воспроизведения функцииОрр =Оу на управляющем входе преобразователя должен быть высокий потенциал. При этом выходной сигнал компаратора 6 через цифровой мультиплексор 8 поступает науправляющие входы аналоговых ключей 3, 4 и 5. Входное напряжение О сравнивается компаратором 6 с нулевым потенциалом. На выходе компаратора 6 формируется парафазный логический сигнап, соответствующий знаку входного напряжения. Таким образом, при поступлении на аналоговый вход преобразователя напряжения положительной полярности на прямом выходе компаратора 6 появляется сигнал, соответствукщий уровню логического "О", на инверсном выходе - сигнал, соответствующий уровню логический , а на прямом и инверсном выходах цифрового мультиплексора 8 появляются, соответственно, логические "О" и . При этом,ключи 3 и 4 закрываются, а ключ 5 открывается, замыкая обратную связьоперационного усилителя 2 и предотвращая тем самым переход усилителя 5в состояние насыщения. Раэомкнутыв ключи 3 и 4 обеспечивают отключениенулевого потенциала от неинвертирующего входа операционного усилителя 1, и последний работает в режиме повторителя. При этом на аналоговом выходепреобразователя присутствует сигнал положительной полярности с амплитудой, равной амплитуде входного сигнала, .При поступлении на вход преобразователя напряжения отрицательной полярности на прямых и инверсных выхо." дах компаратора б и цифрового мультиплексора 8, а также на управляющихвходах ключей 3, 4 и 5 присутствуют логические сигналы, противоположные логическим сигналам, соответствующим положительному входному напряжению, При этом ключи 3 и 4 открываются, замыкая обратную связь операционного усилителя, 2, а ключ 5 закрйвается. Кнеинвертирующему входу операционногоусилителя 1 через открытый ключ 4подается нулевой потенциал с выходаоперационного усилителя 2, работаю 1щего в режиме повторителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала. Влияние остаточных сопротивлений открытых ключей 3 и 4 на смещение нулевого потенциала на неинвертирующем входе операционного усилителя 1 уменьшается примерно в К раэ, где К - коэффициент усиления усилителя 2 без обратной связи, так как ключи 3 и 4 включены в цепь обратной связи операционного усилителя 2. В этом случае операционный усилитель 1 переходит в режим инвертора, и на аналоговом выходе преобразователя присутствует напряжение положительной полярности, равное входному напряжению.Дпя реализации функции Оык: ОМ хЗЬр(АЕкЛр)гд,е Л Ьх и ЛВК 1 логические сигналы, подаваемые на первый и второй цифровые входы пре- . образователя, на управляющем входе преобразователя необходимо установить низкий потенциал. При этом сигнал с выхода блока 7 логического сложения по модулю два через цифровой мультиплексор 8 подключается к ,управляющим входам аналоговых ключей 34 и 5 . Блок 7 сложения по модулю два реализует функцию определения знака произведения по значениям знаков сомножителей. Если, например, поставить отрицательному операнду в соответствие сигнал логической "1", а положительному операнду - сигнал логического "О", то при поступлении . на цифровые входы преобразователя двух "1" или двух "О" на выходе блока 7 присутствует сигнал логического "О", что соответствует положительному результату при умножении (,делении двух отрицательных или двух положительных операндов. При поступлении на цифровые входы преоб.разователя разноименных логических . сигналов на выходе блока.7 присутствует сигнал логической "1", что соответствует отрицательному резуль. тату при умноженииделении двух операндов с разными знаками.Логический сигнал, полученный на выходе блока 7, управляет через цифровой мультиплексор 8 ключами 3 4 и 5 . При логической "1 " на выходе блока 7, что соответствует отрицательному значению результата, открываются ключи 3, 4 и закрывается ключ 5. На неинвертирующий вход операционного усилителя 1 поступаетФормула изобретения Функциональный преобразователь,содержащий операционный усилитель,выход которого является аналоговымвыходом преобразователя, резисторобратной связи, включенный между инщ вертирующим входом и выходом операционного усилителя, первый и второйвходные резисторы, соединенные первымн выводами, соответственно, с инвертирующим и неинвертирующим входа ми операционного усилителя вторы 6выводы входных резисторов объединеныи являются аналоговым входом преобразователя, первый ключ, информационныйвход которого соединен с неинвертиру- ЗФющим входом операционного усилителя,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности и расширениякласса воспроизводимых функций, онсодержит второй и третий ключи, дополнительный операционный усилитель, блок фф логического ссложения по модулю два,цифровой мультиплексор, компаратор,инвертирующий вход которого соединенсо входом преобразователя, неинвертиЭ 1 Ф ЗФ 1 нулевой потенциал. Усилитель 1 переходит в режим инвертора, и на аналоговом выходе преобразователя присутствует инвертированное входное напряжение. При логическом "О" на выходе блока 7, что соответствует положительному значению результата, открывается ключ 5, закрываются ключи 3 и 4, от неинвертирующего входа операционного усилителя 1 отключается нулевой потенциал. Усилительпереходит в режим повторителя, и на аналоговый выход преобразователя передается входное напряжение беэ изменения его знака.Увеличение точности совпадения амплитуд выходного напряжения при работе операционного усилителя 1 в режиме инвертора и в режиме повторителя, так же, как и в первом случае, достигается исключением влияния остаточных сопротивлений открытых ключей 3 и 4, Это обеспечивается тем, что ключи 3 и 4 охвачены обратной связью операционного усилителя 2Таким образом, предлагаемый преобразователь имеет более высокую точность, чем известный, и воспроизводит более широкий класс функций,13 Составитель Н.БалабошкРедактор И.Михеева Техред М; Надь ектор СЛома Заказ 10560/78 одписное Тираж 748 Государственногелам изобретений Москва, Ж,омитета СС открытнушская н по1303 д.4/5 ЛПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 фнл 7 8860 рующий вход - с шиной нулевого потен- циала, а прямой и инверсный выходы являются первым и вторым цифровыми выходами преобразователя, первый и второй информационные входы цнфрово- Э го мультиплексора соединены соответственно с прямым выходом компаратора и с выходом блока логического сложения по модулю два, первый и второй входы которого являются пер- Ю вым и вторым цифровыми входами преобразователя, управляниший вход цифрового мультиплексора является управляющим входом преобразователя, выход первого ключа соединен с инвертиру. - И ющим входом дополнительного операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй ключ включенмежду выходом дополнительного опе"рацнонного усилителя и неинвертирующнм входом основного операционного усипителя, третий ключвключен между выходом и инвертирующимвходом дополнительного операционного усилителя, управляющие входы первого и второго ключей соединены спрямым, а управляющий вход третьегоключа - с инверсным выходами цифрового мультиплексора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д.Шейнголда, М., Ъир",1977, с.37,2. Там же, с.374 прототип) .