Функциональный преобразователь
О П И С А Н И Е (и) 435532
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 29.01.73 (21) 1879969/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет
Опубликовано 05.07.74. Бюллетень № 25
Дата опубликования описания 28.11.74 (51) М, Кл. 6 06g 7/26
Государственный комитет
Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 681.335.8 (088.8) (72) Авторы изобретения
А. Ю. Аржененко, Н, Г. Балабошко и Ю. В. Горбатов
Московский ордена Ленина авиационный институт имени Серго Орджоникидзе (71) Заявитель ф 3 4 11ЫЪ" (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.
Известны функциональные преобразователи, содержащие операционный усилитель с резистором в цепи отрицательной обратной связи, вход которого подключен через нелинейный резистор, например варистор,,к источнику входного сигнала.
Недостатком известных схем является погрешность, обусловленная входным током операционного усилителя, причем для ряда интегральных операционных усилителей эта погрешность становится преобладающей.
В предлагаемом устройстве с целью повышения точности применены дифференциальный операционный усилитель и транзисторнорезисторная ячейка, состоящая из делителя входного напряжения, выполненного на двух последовательно соединенных резисторах, резистора и двух полевых транзисторов с каналами р- и и-типов. Свободные зажимы двух последовательно соединенных резисторов делителя входного напряжения присоединены ко входу преобразователя и к шине нулевого потенциала, а точка соединения резисторов делителя входного напряжения подключена к затвору полевого транзистора с каналом и-типа, сток которого соединен с затвором полевого транзистора с каналом р-типа и с резистором, свободный вывод которого соединен с выходом дифференциального операционного усилителя. Сток полевого транзистора с каналом р-типа подключен ко второму (неинвертирующему) входу дифференциального операционного усилителя,,истоки полевых транзисторов с каналами р- и и-типов присоединены к шине нулевого потенциала, а выводы подложек — к источникам смещения.
1О Сумма функционального преобразователя приведена на чертеже.
Функциональный преобразователь содержит дифференциальный операционный усилитель 1 с резистором 2 в цепи отрицательной
15 обратной связи. Первый (инвертирующий) вход усилителя 1 подключен через нелинейный резистор 3 ко входу преобразователя, а второй через компенсирующий резистор 4— к шине нулевого потенциала. Ко второму вхо20 ду усилителя 1 подключен также сток полевого транзистора 5 с каналом р-типа транзисторно-резисторной ячейки 6. Затвор транзистора 5 соединен со стоком полевого транзистора 7 с каналом п-типа, а через резистор
25 8 — с выходом усилителя 1. Затвор транзистора 7 соединен с резисторами 9 и 10 делителя входного напряжения. Свободные зажимы резисторов 9 и 10 присоединены ко входу
У, преобразователя и к шине нулевого потен30 циала соответственно, 435532
Юз М » г, 7
16 (1 В + R10) +g — Яд
dU
1yRgRs Rg 4(Rs + Rlo) б (4) Выводы подложек транзисторов 5 и 7 соединены с выходами источников смещения 11 и 12 соответственно, а их истоки — с шиной нулевого потенциала. Схема работает следующим образом. При отсутствии входного напряжения (U =0) транзисторы 5 и 7 закрыты. Сопротивление резистора 4 выбрано равным сопротивлению резистора 2, поэтому погрешность от входных токов усилителя 1 при 0„=0 скомпенсирована. Пусть на вход схемы подано положительное входное напряжение U, а сопротивление резистора 8 выбрано таким, чтобы напряжение на стоке транзистора 7 не превышало 150 мв при максимальном выходном напряжении U„. В этом случае сопротивления транзисторов 5 и 7 изменяются обратно пропорционально напряжению на их затворе, так как пороговое напряжение транзисторов 5 и 7 скомпенсировано с помощью источников напряжения смещения 11 (cM,) и 12 (ee,) соответственно. Тогда сопротивление транзистора 5 изменяется в зависимости как от входного напряжения,U, так и от выходного U где r> — сопротивление полевого транзистора 5; Ra, Рв, R Ps, P7 — коэффициент усиления транзисторов 5 и 7 соответственно. Величина дифференциального сопротивления нелинейного резистора 3 изменяется по следующему закону: где r — дифференциальное сопротивление резистора 3; Ra — сопротивление резистора 2. Для степенных функций вида U„= а U (а, b — действительные числа) получим 17 3) 9 (3) Рь(Re+ Rgо) а, . Очевидно, что если выбрать сопротивления резисторов R>, R>, Ящ и транзисторы 5 и 7 таким образом, чтобы выполнялось равенство 13=15, или 20 5 55 то погрешность от входных токов усилителя 1 будет скомпенсирована во всем диапазоне изменения входного напряжения U . При воспроизведении функций, не являющихся степенными, сопротивления резисторов R>, R9, R
Для отрицательного входного напряжения U проводимость каналов транзисторов 5 и 7 и полярность источников смещения е„, и е«, должны быть противоположными. Для случая, когда резистор 3 находится в цепи отрицательной обратной связи, а первый вход усилителя 1 соединен со входом преобразователя через постоянный резистор 2, затвор транзистора 5 следует соединить с входом через резистор 8, а делитель входного напряжения, выполненный на резисторах 9 и 10, подключить к:выходу усилителя 1. Предложенная схема компенсации погрешности от входных токов дифференциального операционного усилителя может быть использована и в усилителях с управляемым коэффициентом передачи, который устанавливается, например, с помощью цифрового кода. Пред,мет изобретения Фукциональный преобразователь, содержащий дифференциальный операционный усилитель с резистором в цепи отрицательной обратной связи, первый вход которого присоединен через нелинейный резистор ко входу преобразователя, а второй через компенсирующий резистор — к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, он содержит транзисторно-резисторную ячейку, состоящую из делителя входного напряжения, выполненного на двух последовательно соединенных резисторах, резистора и двух полевых транзисторов с каналами р- и и-типов; свободные зажимы двух последовательно соединенных резисторов делителя входного напряжения присоединены ко входу преобразователя и к шине нулевого потенциала, а общая точка указанных резисторов — к затвору полевого транзистора с каналом п-типа, сток которого соединен с затвором полевого транзистора с каналом р-типа и с первым зажимом резистора, второй зажим которого соединен с выходом дифференциального операционного усилителя; сток полевого транзистора с каналом р-типа подключен ко второму входу дифференциального операционного усилителя; истоки полевых транзисторов с каналами р- и и-типов присоединены к шине нулевого потенциала, а BblBîäû подложек — к соответствующим источникам напряжения смещения. 435532 Корректор Л. Царькова Редактор Л. Утехина Зак",s 3124i16 Изд. № 994 Тираж 624 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, 7Ê-35, Раушская наб., д. 4 5 Типография, пр. Сапунова, 2 77 Р7 С т7 Составитель О. Сахаров Техред О. Вешкина!
