Функциональный преобразователь

(71) Заявитель 9) фУНКЦИОНАЛЬННИ П РАЗОВАТЕПЬ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено, например, при конструированиипреобразователей с нелинейной обратной связью,Известен Функциональный преобразователь, содержащий два дифферен"циальных операционных усилителя,входной резистор, делитель напряжения 1,1 1.НаиЬолее близким к предлагаемомуявляется функциональный преобразователь, содержащий первый и второйдифференциальные операционные усилители, неинвертирующий вход первогодифференциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий вход через входной токозадающий резисторсоединен с входом преобразователя,а через нелинейный элемент с выходом второго дифференциального операционного усилителя, являющимся выходом преобразователя 1 2,Однако входное сопротивление (входной импеданс) преобразователя низкое и определяется сопротивлением входного резистора. Сопротивление этого резистора, как правило, не может быть выбрано достаточно большим, потому что надлежащая работа преобразователя требует рабочих токов определенного диапазона, например, от10до 10 А.о Учитывая, что рабочие напряжения находятся при этом в диапазоне от 10 до 10 В, сопротивление входного резистора не может быть более 10 Ом.Цель изоЬретения - повышение точности преоЬразования за счет повышения входного сопротивления преобразователя.Поставленная цель достигается .тем, что в функциональный преобразователь, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители, неинвертирующий вход пер3 966706вого диФФеренциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий входчерез входной. токозадающий резисторсоединен с входом преобразователя,а через нелинейный элемент - с выходом второго диФФеренциального операционного усилителя и является выходом преобразователя, введены первый, второй и третий масштабные ре Озисторы, причем выход первого дифФеренциального операционного усилителя соединен через первый масштабный резистор с входом преобразователя, с инвертирующим входом второго 15диФФеренциального операционного усилителя и первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующемувходу второго диФФеренциального операционного усйлителя и через третиймасштабный резистор.к шине нулевогопотенциала,На чертеже представлена блок-схемаФункционального преобразователя,15Функциональный преоЬразователь содержит входную клемму 1, входной токозадающий резистор 2, первый 3 и второй 4диФФеренциальные операционные усилители, первый масштабный резистор 5,нелинейный элемент 6, второй и третиймасштабные резисторы 7 и 8.РаЬотает функциональный преобразователь следующим образом.Усилитель 3 охвачен отрицательнойоЬратной связью через резисторы 5 и 552, поэтому напряжение на его инвертирующем входе Ьлизко к потенциалунулевой тоцки.Преобразуемое напряжение, поступающее на клемму 1, прилагается на0входной токозадающий резистор 2 и создает в нем ток, равный отношению приложенного напряжения и сопротивлениярезистора 2, Созданный в этом резисторе ток течет через нелинейный элемент 6 на выход диФФеренциальногооперационного усилителя 4, создаваяна выходе его требуемое Функционально преобразованное напряжение, какпадение напряжения на нелинейном элементе 6.При приведенно) включении, за счет действия оЬратной связи, на неинвертирующем входе диФФеренциального операционного усилителя 4 создается напряжение, близкое к напряжению преобразуемого сигнала (И),а напряжение на выходе .диФФеренциального опе 4,рационного усилителя 3 (Из) определяется примерно соотношением где К 1 - сопротивление резистора 7;Ко - сопротивление резистора 8.Достижение цели изобретения объясняется тем, что напряжения на выходе усилителя 3 0 больше входного напряжения О, и йаходится в той же Фазе. Сопротивление первого масштабного резистора 5 выбирают такой величины, что ток, требуемый входному токозадающему резистору 2, равен току через резистор 5, схема преобразователя не нагружает источник преобразуемого сигнала. Для этого необходимо выполнить требование о,.о, О, щ ,(2) 5 где К - сопротивление первого масштаЬного резистора 5; К - сопротивление входного токо.задающего резистора 2. Заменяя 05 его значением из (1),находим требуемое значение КК 1 Ка,5 Ке где К3 коэФФициент усиления усилителя 3;- коэФФициент усиления усилителя 4;- нелинейное падение напряжения на нелинейном элементе 6, видно из уравнения (4), нели- составляющая погрешности, коКак нейнаяТаким оЬразом, при использовании резистора 5 с подходящим значением сопротивления, входное сопротивление преобразователя может Ьыть резко повышено, несмотря на значение сопротивления резистора 2 и требуемый раЬоций ток нелинейного элемента 6, При этом точность преобразования не зависит от точности сопротивлений резисторов 7, 8 и 5 (они влияют лишь на входное сопротивление преобразователя) и погрешность преобразования (О) определяется соотношением966 Формула изоЬретения где Г торая не может быть скомпенсирована, уменьшена пропорционально произведению К К, такие, как в схемепрототипа.Предлагаемый преобразователь имеет преимущество при обработке сигналов в широкой полосе частот. Если припомощи специально подключенного навход преобразователя операционногоусилителя по схеме повторителя с 1 Овходами на полевых транзисторах можно повысить входное сопротивление,то входной импеданс увеличить дажепри помощи такого специального усилителя не удается. Входная ем Юкость не может Ьыть таким образомскомпенсирована и реальный входнойимпеданс уже на частотах выше 10 кГцпадает, Предлагаемым преобразователем можно скомпенсировать и входную 2 вемкость, потому что частота, начинаяс которой появляется значительныйсдвиг Фазы на входе преобразователя,определяется соотношением2ср 2 Р,частота среза входного комплекта;с - емкость инвертирующего входа усилителя М и входнойклеммы 1.гКак видно из Формулы (5), диапазон частот с повышенным входным импедансом определяется сопротивлением резистора 2. Это сопротивление может 35 быть уменьшено на пару порядков по сравнению с требуемым входным сопротивлением и тогда диапазон частот с повышенным входным импедансом также увеличивается на пару порядков.40Предлагаемый преоЬраэователь может быть реализован микроминиатюрно, он имеет при высоких метрологических характеристиках только один прецизионный элемент (резистор 2) и по зволяет значительно повысить реальный входной импеданс, тем самым ока 706 Ьзывается возможным провести точные преобразования сигналов в разных точках проверяемых схем и уменьшить требования в системах автоматического контроля. Функциональный преобразователь, содержащий первый и второй диФФеренциальные операционные усилители, неинвертирующий вход первого диФференциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертируюций вход через входной токозадающий резистор соединен с входом преоЬразователя, а через нелинейный элемент,- с выходом второго диФФеренциального операционного усипителя. и является выходом преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования за счет повышения входного сопротивления преобразователя, в него. введены первый, второй и третий масштабные резисторы, причем выход первого диФФеренциального операционного усилителя соединен через первый масштабный резистор с входом преоЬразователя, с инвертирующим входом второго диФФеренциального операционного усилителя и первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу второго диФФеренциального операционного усилителя и через. третий масштабный резистор к вине нулевого потенциала. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 376777, кл. 6 06 6 7/26, 1973.2, Авторское свидетельство СССРф 513363, кл. 6 06 6 7/26, 1973966706 Составитель В.Жирноваедактор П.Авраменко Техред А, Бабинец Корректор С,йек к ко отк аб. ская Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тира ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, Моске