Функциональный преобразователь

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий аппроксимируюмие транзисторы по числу криволинейных участков аппроксимации, базы которых объединены, а эмиттеры подключе-. , wt к средним выводам соответствующих делителей напряжения включен-, iных между источником опорного напряжения и шиной нулевого потенциала/ о т л и чаю щ и и с я ;тем,чт6. с целый упрощения и повьиаения температурной i стабильносчри прео браз ователя , в него введеныкомпенсирующий транёистор, эмиттерный првто- : ритель, масштабный резистор и преобразователь напряжения в ток,вход которого является входом устройства, а выход i соединен с коллектором компенсирующего транзистора и базой эмиттерного повторителя-, .эмиттер компенсирующе.го транзистора через масштабный резистор соединен.с источником опорного напряжения, а его база подключена к базам аппроксимируюпщх транзисторов и эмиттеру эмиттерного повторителя, коллектор которого подключен к шине йулевого (Л потенциала, а коллекторы апдроксимирующих транзисторов объединены, с и являются токовым выходом функцио- .нального преобразователя.

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) З(51) G 06 G 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, :

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° °

Ю °

В«

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕЙИЙ И ОТКРЫТИЙ -(21) 3414766/18-24 (22) 31 03.82 (46) 07,08,83 ° : Бюл. 9 29 (72) Ю.И. Петренко (72;) Ордена Ленина институт проблем

;..управления ,(53) 6:81«335(088.8) :{5б) 1. Лвторское свидетельство- СССР .В 607233, кл, G 06 G 7/26,. 1978.

2. авторское свидетельство СССР

Ф 394807, кл. 6 06. G 7/26 1971

{прототип). (54)(57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗО-.ВАТЕЛЬ, содержащий аппроксимирующие транзисторы по числу криволинейнйх участков аппроксимации, базы кото-: рых объединены, а эмйттеры подключе;i к средним вйводам соответствую щих делителей напряженйя - включен-.; ных между источником опорного напря- жения и шиной нулевого потенциала, отличающийся,темчто, с целью упрощения. и повышения температурной стабильности преобразователя, в него введены компенсирующий транзистор, эмиттерный:повторитель, масштабный резистор и преобразователь напряжения в ток,вход которого является входом устройства, а выход iсоединен с коллектором ком-

ПенсируЮщего транзистора и базой эмиттерного повторителя,.эмиттер компенсирующего транзистора через масштабный резистор соеднйен.с источником опорного напряжения, а его база подключена к базам аппроксимирующих транзисторов и эмиттеру эмиттернога повторителя, коллектор- cg

Ф которого подключен к шине нулевого потенциала, а коллекторы аппроксимирующих транзисторов объединены. ««иаэс« « « «м « о «м Фун ци« нального преобразователя.

1034052

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для нелинейных преобразований мгновенных значений сигналов.

Известны функциональные преобразователи с кусочно-нелинейной аппроксимацией, в которых каждый участок аппроксимации формируется благодаря естественной нелинейности двух р-и переходов (1), Недостаток указанных преобразователей сложность конструкции и расчета. ,Наиболее близким к предлагаемому является функциональный преобразователь, в котором требуемая функциональная зависимость формируется в виде алгебраической суммы выходных сигналов дифференциальных каскадов на аппроксимирующих транзисторах 21.

Недостатками известного функписФ-: нального преобразователя .являются сложность, обусловленная большим количеством требуемых для достнже-. ния заданной точности дифференциальных каскадов и усилителей, и боль2 шой температурный дрейф. цель изобретения - упрощение функционального преобразователя и повы.шение его температурной стабильности для достижения указанной цели в функциональный преобразователь, содержащий аппроксимирующие транзисторы по числу криволинейных участков аппроксимации, базы которых объединены, а эмиттеры подключены к средним выводам соответствующих делителей напряжения, включенных между источником опорного напряжения и шиной нулевого потенциала, введенЫ 40 компенсирующий транзистор, эмиттерный повторитель, масштабный резистор и преобразователь напряжения в ток, вход которого является входом устройства, а выход соединен с коллектором компенсирующего транзистора и базой эмиттерного повторителя,, эмиттер компенсирующего TpGBSHGToph через масштабный резистор соединен

6 источником опорного напряжения, а его база подключена к базам аппроксимирующих транзисторов и эмиттеру эмиттерного повторителя, коллектор которого подключен к шийе нулевога потенциала, а коллекторы аппрокси- . мирующих транзистОРов объединены .и являются -токовым выходом функционального преобразователя.

На чертеже представлена принципиальная схема функционального пре образователя,. 66

Устройство содержит.преобразователь 1 напряжения в ток, .аппроксимирующие транзисторы 2, 2а,,...2и„ компенсирующий транзистор 3, эмиттерный повторитель на.транзисторе

4, делители 54,5,...,5ц напряжения, масштабный резистор 6 и источник 7 опорного напряжения.

Функциональный преобразователь работает следующим образом.

Входной сигнал х поступает на преобразователь 1. напряжения в ток, вход которого является входом устройства, а выход соединен с"коллектором компенсирующего транзистора 3 и базой транзистора 4. Базы транзисторов 2,,2 ...,, 2„ объединены и соединены с эмиттером транзистора 4 и базой транзистора 3, эмиттер которого через масштабный резистор б соединен.с источником 7 опорного напряжения. Коллектор каждого транзистора

2„,2,..., 2> соединен с выходом преобразователя, а эмиттер — co средним выводом соответствующего делителя 51, 5« ..., 5> напряжения, включенного между источником 7 опорного напряжения и шиной нулевого потенциала.

Преобразователь 1 напряжения в ток преобразует входное напряжение в ток Х(х), пропорциональный входному сигналу

I(x) = ах + b, где аъо и ъ — заданные коэффициенты, причем I(g)vi0 (т.е. преобразователь

1 напряжения в ток имеет однополярнйй выход) .

При входных сигналах, больших некоторой величины х, на выходе пре образователя 1 появляется иоложитель;ный ток I, который поступает на базу

;транзистора 4 и усиливается им. Транзистор 4 включен по схеме эмиттерного повторителя, нагрузкой которого являются эмиттерно-базовые переходы транзисторов 2, 2,..., 2и и компенсирующего транзистора 3. При этом транзистор 3 отпирается и его коллек-торный ток Х1- тоже,поступает на базу транзистора 4. Пренебрегая током базы транзистора 4, можно считать, что

Х = Х(х), а напряжение на эмиттере транзистора 3, измеренное относительно выхода источника 7 опорного напря:;жения, при увеличении входного на пряжейия х линейно нарастает где R - сопротивление масштабного

6 резистора б.

Напряжение на базе транзистора

3, а следовательно, в базах транзисторов 2, 2,...,2., будет больше, чем U -; на величину напряжения эмит» терно-базового перехода. Параметры делителей 54,5,...,5> выбираются таким образом, что прй х = х напряжения на эмиттерах тран зисторов 2«2<,...,2И больше, чем.1034052

3 напряжения на базах этих транэисто- для этого изменение напряжения на ров, и они закрыты. При увеличении базах транзисторов 2,2:,...,2 входного напряжения х напРяжения на должно составлять прймерно 25-100 мВ базах транзисторов 2,2,...,2„ pac- на каждом участке аппроксимации. тут и они последовательно отпирают- Использование кусочно-нелинейной ся гри входных напряжениях х,х3, ° .., 5 .аппроксимации позволяет при воспро...,х„ „соответственно. Если сопротив- изведенйи гладких функций сократить ление масштабного резистора 6 выбра- количество участков аппроксимации но достаточно большим, коллекторные в 2-2,5 раза о сравнению со случатоки транзисторов 2,, 2,...,2 при ем кусочно-линейной аппроксимации. напряжениях х, меньших напряжения, )Q В первом приближении данный функотпирания, равны нулю, а затем лйней- циональный преобразователь является но нарастают. Суммируя коллекторные термокомпенсированным. Изменение токи транзисторов- 2g, 2,. ° ., 2„ напряжения база - эмиттер транзисполучают требуемую функциональ ную тора 3, который для этого должен зависимость. При этом расположение . 5 быть того же типа, что и транзистоточек излома задают, изменяя коэф-, ры 2,2,...,2„. Йзменение базовых фициенты деления. делителей 5(,5z,..., токов этих транзисторов практически ...,5„ напряжения, а абсолютные значе-, . не влияет на стабильность функциония коллекторных токов — выбирая зна- нального преобразоватЕля, так как чения выходных проводимостей этих эти токи обеспечиваются транзисто- делителей. ром 4, работающим в режиме эмиттерНемонотонные функции можно .воспро- ного повторителя и обладающим низизводить как обычно, испольэуя.инвер-. .ким выходным сопротивлением. Состоры и сумматоры на входе и выходе тавляющие температурного дрейфа функционального преобразователя. второго порядка малости, воз никаюПокаэанная на чертеже схема удоб- 25 щие из-за неравенства коллекторных йа для построения специализированных токов транзисторов 21,2,...,2 и функциональных преобразователей. Для транзистора 3, можно компенсировать реализации универсального функциональ- при воспроизведении фиксированных ного преобразователя более удобно, . Функции вплоть до уровня 10 С, внварьируя сопротивление верхнего (по 30 бирая соответствующий масштаб для схеме) резистора делителей 5,5z,... 5и преобразователя 1 напряжения в ток напряжения, устанавливать точки из- (с ростом тока транзистора 3 дрейф лома воспроизводимой функции, а его напряжения база — эмиттер уменьколлекторы транзисторов 2, 2>, °...2„шается) щэи фиксированном масштабе, соединить с соответствующими входами 3g выходного тока функционального превыходного сумматора (не показан) . образователя.

Коэффициенты сумматора в этом случае Таким образом, использование устанавливают в соответствии с видом. изобретения позволяет упростить кон;требуемой функциональной зависимости. струкцию, особенно при кусочно-неНри больших величинах сопротивле- линейной аппроксимации гладких функ40 иия-масштабного резистора б выходной ций, а правильный выбор параметров ток Iд является кусочно-линейной ;делителей 5 напряжения и масштабного функцией от х. Уменьшением сопротив- резистора б обеспечивает значитель- . леиия В резистора 6 можно получить ное повышение температурной стабилькусочио-нелинейную аппроксимацию „ ности преобразователя.

1034052 .

-М)

Составитель A ° Macnoa

Редактор Л. Филь Техред М.Гегель Корректор Г. Or àð

° в«ее» ts еы«е ° тъююю ° е4 в ев еФювюею

Заказ 5б27/52 Тираж 706 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4