Нелинейный элемент

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Реслублик (11) 534767 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено28,04,75 (21) 2128556/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано05,11.76, Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания08.02.77 (51) М. К

G 06 G 7/26

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изааретений и открытий (53) УДК 681.335 (088,8 ) (72) Автор изобретения

Э. ll. Митько (71i Заявитель

Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики (54) НЕЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и промышленной электроники и может найти широкое применение в гибридных вычислительных машинах, а также в промышленной автома- 5 гике для построения прецизионных нелинейных функциональных и аналого-цифровых преобразователей, устройств выделения экс тремального сигнала, формирования абсолютНого значения выходного сигнала, ограничи- 10 телей сигнала и др.

Известны нелинейные элементы аналогичного назначения, содержащие операционные усилители и диодные элементы 11, 2(, Однако точность их работы невысокая, 15

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности, к данному изобретению является нелинейный элемент (презиционный ограничитель), содержащий операционный усилитель, вход которого сое 20 динен с первыми выводами первого и второго масштабных резисторов обратной связи и через входной масштабный резистор со входом элемента, к выходу операционного усилителя подключены анод и катод перво- 25 го и второго ограничивающих диодов (3), Поскольку ограничивающие диоды в этом элементе включены в контур отрицательной обратной связи, нелинейность, температурная чувствительность и наличие конечного сопротивления их прямых характеристик практически не вносят погрешности в выходные сигналы нелинейного элемента, Однако в таком элементе точность преобразования зависит от обратных характеристик ограничивающих диодов, в частнос» ти от их обратных токов, Белью изобретения является устранение влияния обратных характеристик ограничивающих диодов, т.е, повышение точности воспроизведения функций нелинейным элементом, Поставленная цель достигается тем, что предложенный нелинейный элемент содержит компенсирующие диоды и управляемые ключи, управляющие входы которых соединены с выходом усилителя, Вход первого управляющего ключа подключен к катоду первого ограничивающего диода и ано534767 ду первого компенсирующего диода, катод которого соединен со вторым выводом перmoro масштабного резистора обратной связи, Вход второго управляемого ключа подключен к аноду второго ограничивающего диода и катоду второго компенсирующего диода, анод которого соединен со вторым выводом второго масштабного резистора обратной связи, Выходы управляемых ключей соединены с шиной нулевого потенциала. )Q

На фиг, 1 и 2 даны варианты схемы предлагаемого нелинейного элемента.

Нелинейный элемент состоит из операционного усилителя 1, в цепях отрицательной обратной связи которого включены масштаб- !5 ные резисторы 2 и 3 обратной связи и от» раничивающие диоды 4 и 5, Выходы нелинейного элемента выведены на клеммы 6 и 7.

Последовательно с ограничивающими диодами 4 и 5 включены компенсирующие диоды

8 H 9 соответственно, а точки соединения диодов подключены к коммутирующим входам 10 и 11 ключей 12 и 13. Выходы ключей соединены с шиной нулевого потенциала, а выход усилителя 1 подключен к управляющим входам 14 и 15 ключей, Ключ 12 замыкается отрицательным управляющим напряжением, ключ 13 - положительным, На входе нелинейного элемента включен входной масштабный резистор 16, B нелинейном элементе, показанном на фиг. 2, вместо двух ключей использован один переключающий ключ 12, Предлагаемый нелинейный элемент работает следующим образом, При изменении (даже достаточно плавном) входного сигнала Ugq от положительного значения к отрицательному выходной сигнал Ug,„ усилителя 1 претерпевает

40 скачок ог отрицательного к положительному значению. При этом ключи 12 и 13 устанавливаются в положения, показанные на фиг. 1 и 2 . В результате потенциал катода диода

9 становится равным потенциалу общей шины, а следовательно, потенциалу его анода, соединенного через резистор 3 с "потенциально заземленным" входом усилителя 1, поэтому обратный ток через диод 9 (и через резистор 3) не проходит, и выходные сигналы О „,.„и Ugp)g нелинейного элемента не искажаются, Введение в каждую цепь отрицательной обратной связи компенсирующего диода в 55 сочетании с ключами, включенными по схеме на фиг. 1 и 2, существенно улучшает характеристики устройства, делая их полностью независимыми от характеристик применяемых диодов. 69

Предлагаемое решение особенно эффективно при построении нелинейных элементов в микроэлектронном исполнении, Известно, что изготовление диодов с малыми обратными токами требует сложной и дорогосто яшей технологии. Предлагаемая схема поэволяет в качестве ограничивающих и компенсирующих диодов применять непрецизионные диоды с достаточно большими (соизмеримыми с токами нагрузки нелинейного элемента) обратными токами.

К ключам 12 и 13 также не предъявляется жестких требований: в разомкнутом состоянии их токи утечки могут быть соиз» меримыми с токами нагрузки нелинейного элемента, а в замкнутом состоянии сопротивление ключей может быть достаточно вэлико, Таким образом, предлагаемое решение позволяет сравнительно дешевыми средства ми существенно повысить точность воспроизведения функции нелинейным элементом.

Формула изобретения

Нелинейный элемент, содержащий операционный усилитель, вход которого соединен с первыми выводами первого в второго масштабных резисторов обратной связи и через входной масштабный резистор — co входом элемента, к выходу операционного усилите« ля подключены анод и катод первого и второго ограничивающих диодов, о т л ичающийся тем, что, сцельюповышения точности воспроизведения функции, он содержит компенсирующие диоды и управ ляемые ключи, управляющие входы которых соединены с выходом усилителя; вход первого управляемого ключа подключен к катоду первого ограничивающего диода и аноду первого компенсирующего диода, катод которого соединен со вторым выводом первого масштабного резистора обратной связи; вход второго управляющего ключа подключен к аноду второго ограничивающего диода и катоду второго компенсирующего диода, анод которого соединен со вторым выводом второго масштабного резистора обратной связи; выходы управляемых ключей соединены с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Анисимов Б, В„Голубкин В, Н, "Аналоговые вычислительные машины", издатель ство "Высшая школа", М., 1971 г„стр„

8 6-92, 2. "Проектирование и применение операционных усилителей" под редакцией Дж.

534767

Ч uz. 1 Риз. 2

Составитель О. Сахаров

Редактор Л, Утехина Техред A. Йемьянова Корректор H. Бугакова

Закмз 5562/251 Тираж 864 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Грэма и др., издательство "Мир", М., 1974 г„стр, 268-270.

3, Кори Г., Кори Т. "Электронные аналоговые и аналог -цифровые вычислитель ные машины", том 2, издательство "Мир", М., 1968, стр. 7 (прототип),