Функциональный преобразователь

С,. Кудренко А,А, Кравченко, В.А. Фернандес 72) Авторы изобретени Всесоюзнцй научно-исследовательский институтаналитического приборостроения Киевского научйо-"производственного объединения "Аналитприбор"(71) Заявител 54) ФУНКЦИО Й ПРЕОБРАЗОВАТЕ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и можетбыть использовано при электронноммоделировании различных процессовв логарийматорах, квадраторах, в качестве линеаризующего звена в датчиках с нелинейной передаточной ха-.рактеристикой,Известен Функциональный преобразователь, содержащий входной и выход"ной инверторы, реэистивный делитель,входного напряжения, компараторы,коммутирующие устройства, управляемые ключи на полевых транзисторах ирезисторы задания крутизны и смещения каждого участка аппроксимации,реализующий кусочно-линейную аппроксимацию ункций 1 1 ).Недостатком данного устройстваявляется сложность, обусловленная гоприменением большого количества ключей на полевых резисторах.Наиболее близким к предлагаемомупо техническому решению является преобразователь, содержащий И ключей, делитель напряжения, инвертор,вход которого является входом преоб"разоцателя, и потенциометров зада"ния крутизны, подключенных неподвижными контактами к входу и выходу ин- .вертора, И резисторов задания крутизны, подключенных к подвижным кон"тактам потенциометров задания кру"тизнп, источник опорного напряжения,подключенный средним выводом к виненулевого потенциалаи+1) потенциометров задания напряжения сиещения, подключенных неподвижнцми контактами квыходам источника опорного напряжения,8+1) резисторов задания напряжениясмещения, подключенных к подвижнымконтактам потенциометров задания напряжения смещения, выходной операционный усилитель, неинвертирующий входкоторого соединен со свободным выводом 8+1)-го резистора задания напряжения смещения и через балластный ре-зистор с виной нулевого потенциала, 3 Я 80108а инвертирующий вход - с выходами ключей и через переменный входной резистор " с входом преобразователя, между выходом выходного операционно. го усилителя, являющимся выходом пре-образователя и его входом включен резистор обратной связи, и компараторов, подключенных первыми входами к входу инвертора, вторыми входами " к выхо" дам делителя напряжения, включенного 10 между шиной нулевого потенциала и выходом источника опорного напряжения, а выходами - к управляющим входам ключей 2 1.Недостатком этого преобраэова-15 теля является ограниченная точность при заданном числе компараторов, обусловленная методической погрешностью кусочно"линейной аппроксимации функций при ограниченном числе участ ков аппроксимации.Цель изобретения - повышение точности преобразователя.Поставленная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий делитель напряжения, инвертор, И потенциометров задания крутизны, подключенных неподвижными контактами к входу и выходу инвертора, И резисторов задания крутизны, подклюценных к подвижным контактам потенциометров задания крутизны, источник опорного напряжения, подключенный средним выводом к шине нулевого потенцйала, и +1) потенциометров задания напряжения смещения, подключенных неподвижными контактами к выходам источника опорного напряжения, (и+1) резисторов задания напряжения-смещения, подключенных к подвижным контак 4 О там потенциометров задания напряжения смещения, И ключей, вход каждого из которых соединен со свободными выводами соответствующих ему по номеру резистора задания крутизны и резисто ра задания напряжения смещения, выходной операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен со свободным выводом и +1)-го резистора задания напряжения смещения и через балластный резистор с шиной ну" левого потенциала, а инвертирующий вход " с выходами ключей и через переменный входной резистор со входом инвертора, между выходом выходно"го операционного усилителя, являющегося выходом преобразователя и его входом подключен резистор обратной связи, р компараторов, подключенных первыми входами к входу инвертора, вторыми входами - к выходу делителя напряжения, подключенного первым выводом к шине нулевого потенциала, а выходами - к управляющим входам ключей, содержит в+2) дополнительных ключа, дополнительный компаратор, входной операционный усилитель, входной резистор, дополнительный резистор обратной связи, масштабный резистор, переменный масштабный ре" зистор, дополнительный переменный входной резистор,и дополнительных потенциометров задания крутизны, И дополнительных резисторов задания крутизны, и+1) дополнительных резисторов задания напряжения смещения, и+1). дополнительных потенциометров задания напряжения смещения, подключенных неподвижными контактами к выходам источника опорного действия, а подвижными контактами через соответствующие дополнительные резисторы задания напряжения смещения - к входам соответствующих ключей, неподвижные контакты дополнительных потенциометров задания крутизны подключены к выходам источника опорного на" пряжения, в подвижные контакты через соответствующие дополнительные резис" торы задания крутизны - к входам соответствующих дополнительных ключей, выходы которых через дополнительный переменный входной резистор соединены с входом инвертора и через дополнительный ключ с инвертирующим входом выходного операционного умолителя, входной резистор включен между первымвходом дополнительного компаратора, который является входом преобразователя, и входом входного операционного усилителя, который через и+2) последовательно соединенных дополнительных ключа и масштабный резистор подключен к выходу источника опорного напряжения отрицательной полярности, дополнительный резистор обратной связи включен между входом и выходом входного операционного усилителя, выход которого соединен с входом инвертора, второй вход дополнительного компаратора соединен со свободным входом делителя напряжения и через переменный масштабный резистор с выходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, управляющие входы и+1)-го и (+2)-го дополнительных5 9801ключей соединены с выходом дополнительного компаратора,На Фиг. 1 приведена схема Функционального преобразователя; на Фиг. 2 диаграмма, поясняющая его работу. юФункциональный преобразователь содержит инвертор 1, делитель напряже.ния 2, переменный масштабный резистор 3, и компараторов 4 -4, (и+2)дополнительных ключа 5, -5 источник 6 опорного напряжения, основныеключи 7 л -7, выходной операционныйусилитель 8, резистор 9 обратной связи, балластный резистор. 10, масштабный резистор 11, основной 12 и дополнительный 13 переменные, входные резисторы, (й+1) основных 14-14,+л и (и+1)дополнительных 15 -15резисторовзадания напряжения смещения, и основных 16 -16 и и дополнительных.17 - 2017 и резисторов задания крутизны,(И+1) основных 18 -18 и ( и +1) допол-,и+лнительных 19 л -19 И л потенциометров заИл"1дания напряжения смещения, и основныхгз201 -20 и и дополнительных 21 -21лпотенциометров задания крутизны, дополнительный компаратор 22, входнойрезистор 23, дополнительный резисторобратной связи 24, входной операцион-.зоный усилитель 25.Преобразователь работает следующим образом.Входное напряжение И подается навходной операционный усилитель 25;передаточная Функция которого показа- Зна на Фиг. 2 (где И - диапазон входного напряжения). Весь диапазон входного напряжения разбивается на двечасти с помощью дополнительного компаратора 22, ключа 5 и входного операционного усилителя 25. Выходное напряжение входного усилителя 25 подается на первые входы компараторов 4 -4 ина вторые входы которых подаются опорные напряжения О,ИИ снимае- фмые с выходов резистивного делителянапряжения.При И 1,, все компараторы 4 4находятся в состоянии, при которомвсе ключи 7 л7 55 л.закрыты,и выходное напряжение выходного усилителя 8 равноИ,р Ко "ьс Ьофгде й - сопротивление дополнительного переменного входногорезистора 13;Ь - определяется положениемсреднего вывода потенциои+лметра 19 ,При И уО+л выходной сигналкомпаратора 4 открывает управляемые ключи 7 и 5 и выходной сигналсумматора 8 определяется по пормуле:О = (К +Кл+К +К 1 И +"+Ь, + Ь+ Ь,Ь,где К - определяется положениемИйсреднего вывода потенциометра 21 и величиной сопротивления резистора 171Ь - определяется полонением среднего вывода потенциометра 19и+и .величиной сопротивлениярезистора 15,Аналогично преобразователь работает на следующих участках аппроксимации с номерами И +22 я, где Ри- количество участков аппроксимации. 08 6К - сопротивление переменного2входного резистора 12;Ь - напряжение начального смещеония на усилителе 8. При 21 Ил выходной сигнал компаратора 4 открывает ключ 7 л и выходной сигнал сумматора 8 определяет" ся по формуле:р, (КО +Кл)и +"о +" где К - ойределяется полоиейием средлнего вывода потенциометра 20и величиной сопротивлениявходного резистора 16;Ь - определяется положением сред"г 1него вывода потенциометра 18и величиной сопротивления то"козадающего резистора 14Аналогичная работа на следующих участках аппроксимации. На и-ом участке аппроксимации выходное напряжение преобразователя имеет вид:= (Ко+Кл ." +К)И л-Ьо+ При переходе входного сигнала за половину диапазона входного сигнала, т,е. при переходе от участка и к и +1 срабатывает компаратор 22, открывая ключи 5 5 и выходное напряжение преьч и+йобразователя определяется по Формуле:И . - . (К + К )И Ьо,Ььф о флм7 98010Число участков выбирается в зависимости, от требуемой точности аппроксимации воспроизводимой функции.Преобразователь может воспроизво"дить функции монотонно возрастающие, 5монотонно. убывающие, а также функциис перегибом,Предлагаемый преобразователь позволяет удвоить по сравнению с прототийом число участков кусочно-, линейной 10аппроксимации функции за счет включения в его структуру небольшого чис"ла дополнительных элементов, что дает возможность повысить его точностьза счет уменьшения методической погрешности,Формула изобретения20Функциональный преобразователь, содержащий делитель напряжения, инвертор, и потенциометров задания крутизны, подключенных неподвижными контактами к входу и выходу инвертора, 25резисторов задания крутизны, подключенных к подвижным контактам потенциометров задания крутизны, источ" ник опорного напряжения, подключенный средним выводом к шине нулевого по- З 0 тенциала, и+1 ) потенциометров заданил напряжения смещения, подключенные неподвижными контактами к выходам источника опорного напряжения, И+11 резисторов задания напряжения смещения, подключенных к подвижным контактам потенциометров задания напряжения смещения, И ключей, вход каждого из которых соединен со свободными выводами соответствующих ему по 40 номеру резистора задания крутизны и резистора задания напряжения смещения, выходной операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен со свободным выводом и+1)-го 45 резистора задания напряжения и через балластный резистор с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий вход - .с выходами ключей и через переменный входной резистор с входом инвертора, между выходом выходного операционного усилителя, являющегося выходом преобразователя и его входом включен резистор обратной связи, И компараторов, подключенных первыми входами к входу инвертора, вторыми входами - к выходам делителя напряжения, подключенноlго первым выводом к шине нулевого потенциала, а выходами - к управляющим входам ключей, о т л и ч а ю щ и й с я, тем, что, с целью повышения его точности, он содержит И+2) дополнительных ключа, дополнительный компаратор, входной операционный усилитель, входйой резистор, дополнительный ре" зистор обратной связи, масштабный резистор, переменный масштабный резистор, дополнительный переменный входной резистор, и дополнительных потенциометров задания крутизны, в дополнительных резисторов задания крутизны, И+1) дополнительных резисторов задания напряжения смещения, 1 И+1) дополнительных потенциометров задания напряжения смещения, подключенных неподвижными контактами к выходам источника опорного напряжения, а подвижными контактами через соответствующие дополнительные резисторы задания напряжения смещения - к входам соответствующих ключей, неподвижные контакты дополнительных потенциометров задания крутизны подключенык выходам источника опорногонапряжения, а подвижные контакты через соот" ветствующие дополнительные резисторы задания крутизны - к входам соответствующих дополнительных ключей, выходы которых через дополнительный переменный входной резистор соединены с входом инвертора и через дополнительный ключ с инвертирующим входом выходного операционного усилителя, входной резистор включен между первым входом дополнительного компаратора, который является входом преопразователя, и входом входного операционного усилителя, который через(И+2) последовательно соединенных дополнительныхключа и масштабный резистор подключен к выходу источника опорного напряже-. ния отрицательной полярности, дополнительнйй резистор обратной связи включен между входом и выходом вход" ного операционного усилителя, выход 1которого соединен с входом инвертора,второй вход дополнительного компаратора соединен со свободным входом делителя напряжения и через переменный масштабный резистор с выходом источника опорного напряжения отрицательной полярности, управляющие входы (И+1)-го и +2)-го дополнительных ключей соединены с выходом дополнительного компаратора.980108 9 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР И 598092, кл. С 06 О 7/26, 1978.102. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф". 2648436/18-24 р. Балабош остави Редактор В. Стацишина Техред Д,Б те юПодписи каэ 9361/39 ийШОилиа ная,о Тираж 7ударственнм иэобретева Ж-Датент", г,ИПИ Гопо дел1 лшжжжИосППП го комитетаий и открытадская набтююУжгЬрод, ул