Универсальный диодный функциональный преобразователь
i Ютев: ве Oi! ° о ;не от
W ьютЕу МВФ
Союз Советских
Социалистических
Республик (и)696491 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 26.08.77 (21) 2533121/18-24 с присоединением заявки,% (23) Приоритет
Опубликовано 05. 11.79. Бюллетень .% 41
Дата опубликования описания 10. 11.79 (51)M. Кл.
5 06 Q 7/26
Государственный квинтет
СССР оо делам кзооретвннк и открытой (5З) З ЛК681.335 (088.8) (72) Автор изобретения
С. Г. Колесниченко (71) Заявитель
Московский ордена Ленина авиационный инстит ет им. Серго Орджоникидзе (54) УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к области ана-логовой вычислительной технйки и может найти применение как в специализированных, так и универсальных аналоговых вьтчислительных м ашинах.
Известен универсальный функциональный преобразователь, содержащий операпионные усилители, резисторы, потенциометры и диодные клточи (1J.
Однако в этом преобразователе необходимо использовать большое количество оборудования для обеспечения необходимой точности.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является универсальный диодный функциональный преобразователь, содержащий две равные по числу группы резисторов, в каждой из которых одни выводы резисторов объединены, и потенциометры по числу резисторов в группе. Неподвижные контакты потенциометров соединены со свободными выводами соответствующих одноименных резисторов каждой .из групп резисторов.
Объединенные выводы резисторов первой группы соединены со входом первого операционного усилителя, а объединенные выводы резисторов второй группы - со входом второго операционного усилителя, ко входу которого через масштабный резистор подключен выход первого операционного усилителя. Выход второго операционного усилителя является выходом преобразователя. Подвижный контакт первого потенциометра соединен с выходом источника опорного напряжения 2).
Однако этот преобразователь имеет сложную структуру, а его настройка тре15 бует большого числа регулировок.
Цель изобретения - упрощение преобразователя и процесса его настройки.
Это достигается тем, что универсальный диодный функциональный преобразователь ".îäåðæèò блоки сглаживающей нелинейной функции, блоки формирования треугольной функции и препизионный диодный ограничитель, вход которого является входом преобразователя. Выход отрица696491 тельной полярности прецизионного ограничителя соединен с подвижным контактом второго потенциометра и первым входом первого блока формирования треугольной функции, второй Вход которого подхлю- 5 чен ко входу преобразователя, а выход соединен с подвижным контактом третье. хо потенциометра и первым входом первого блока сглаживающей нелинейной .функции, второй вход которого подключен ко входу преобразователя, а выход соединен с подвижным контактом четвертого потенциометра. Выход положительной полярности прецизионного диодного ограничителя соединен с подвижным контактом пятого цотенциометра и первым входом второго блока формирования треугольной функции, второй вход которого подключен ко входу преобразователя, а выход соединен с подвижным контактом шес-20 тога потенциометра и первым входом второго блока сглаживающей нелинейной фунхцш, второй вход которого подключен ко входу преобразователя, а выход соединен с подвижным контактом седьмого
25 потенциом етра.
Это достигается также тем, что блок формирования треугольной функции содержит потенциометр, прецизионный диодный ограничитель, масштабные резисторы и
Зо операционный усилитель, выход которого является выходом блока формирования треугольной функции. Вход операционного усилителя через соответствующие масштабные резисторы подкгпочен к первому входу блока формирования треугольной функции и выходу прецизионного диодного ограничителя, вход которого через соответствующие масштабные резисторы под40 ключен к первому входу блока формирования треугольной функции и подвижному контакту потенциометра, один неподвижный контакт которого подключен ко второму входу блока формирования треуголь45 ной функции, Другой неподвижный контакт потенциометра соединен с шиной положительного опорного напряжения, Кроме того это достигается тем, что блок сглаживающей не пп ейной функции
50 содержит потенпиометр, масштабные резисторы, прецизионный диодный.ограничитель и нелинейный элемент, выполненный на операционном усилителе, выход которого является выходом блока сгла55 живающей нелинейной функции, а вход через соответствующие масштабные резисторы подключен к первому входу блока сглажива|ощей нелинейной функции и выгде о с 4 (4)4(U„)начальное значение функции, линейная составляющая, треугольная функция сглаживающая нелинейная функция, ходу прецизионного диодного ограничителя, вход которого через соответствующие масштабные резисторы подключен к первому входу блоха сглаживающей нелинейной функции, к шине отрицательного опорного напряжения и к подвижному контакту потенциометра, один неподвижный контакт которого соединен со вторым входом блоха сглаживающей нелинейной функции. Другой неподвижный контакт потенциометра соединен с шиной отрицательного опорного напряжения.
На фиг, 1 представлена структурная схема универсального диодного функционального преобразователя.
На фиг. 2 представлена структурная схема блоха формирования треугольной функции.
На фиг. 3 представлена структурная схема блока сглаживающей нелинейной функции.
На фиг. 4 показан пример аппроксимации нелинейной функции U (U ), Универсальный диодный функциональный преобразователь (фиг. 1) содержит прецизионный диодный ограничитель 1, источник 2 опорного напряжения, блоки
3 и 32 формирования треугольной функции, блоки 4 и 4> сглаживающей нелинейной функции, потенциометры 5 «5>, группу резисторов 6 -6, группу резисторов 7 -7, первый операционный уси1 литель 8, масштабный резистор 9 и второй операционный усилитель 10.
Блоки 3< и 3> формирования треугольной функции (фиг. 2) содержат прецизионный диодный ограничитель 11, масштабные резисторы 12-15, операционный усилитель 16 и потенциометр 17.
Блохи 4 и 4 сглаживающей нелинейной функции (фиг. 3) содержат нелинейный элемент 18,.прецизионный диодный ограничитель 19, масштабные резисторы 20-24 и потенциометр 25.
Универсальный диодный функциональный преобразователь работает следующим образом.
Он реализует аппроксимацию заданной нелинейной функции U> (lf„) (фиг. 4) выражением:
< = +
Начальное значение функции Uo устанавливается с помощью потенциометра 5 .
Прецизионный диодный ограничитель 1 обеспечивает инвертирование входного сигнала U è прохождение его на движок потенциометра 5> и вход блока 3 формирования треугольной функции, если
) О, или на движок потенциометра
5б и вход блока 3,, формирования тре- 10 угольной функции, если U ñ О, Потенциометр 5 (5 ) служит для формирования линейной составляющей аппроксимированной функции, а положение движка этого потенциометра определяет эначе-15 ние постоянного коэффициента р . Треугольная функция на выходе блока 3 формирования треугольной функции образуется в результате суммирования инвертированного входного напряжения U c к линейно-ломанной характеристикой, полученной с помощью прецизионного диодного ограничителя 11. Регулировка координат вершины треугольной функпии обеспечивается потенциометром 17. При нижнем положении движка этого потенциометра вершина треугольной функции максимально смещена вправо, и отрицательный наклон правой стороны треугольной функции максимален. При смешении
Зо движка потенциометра 17 вверх наклон правой стороны треугольной функции уменьшается эа счет частичного вычитания из инвертированного напряжения U
t его неинвертированного значения Uz u уменьшения снимаемого с движка потенциометра 17 опорного напряжения +Е.
Высота треугольной функции, а следовательно, 4н енеченне поотоннного ноеффн40 циента в аппроксимирующей функции определяется положением движка потенциометров 5g и 5 . Сглаживающая нелинейная функция,8 (Uк ) на выходе нелинейного алемента 18 блока 4 сглаживающей нелинейнойфункции образуется в реэуль45 тате суммирования на его входе треугольной функции с< (Uf ) с ее усеченным инвертированным значением, которое получается на выходе прецизионного диодного
50 ограничителя 19. С потенциометра 25 снимается сигнал, пропорциональный сумме опорного напряжения -Е и напряжения аргумента U < . В результате суммирования этого сигнала с опорным напряжением -E и треугольной функцией ol(U ) к иэ последней на выходе прецизионного диодного ограничителя 19 вычитается усиленная инвертированная верхняя часть
1 6 ;реугольной функции с4. (U ) . Значение постоянного коэффициента С аппроксимирующей функции устанавливается с по» мощью потенциометров 5 и 5>.
Положительный технический аффект в предложенном универсальном диодном функциональном преобразователе достигается как за счет упрощения его структуры (уменьшения общего числа потенциометров и oTHocsBIlHxcB к ним диодно-реэистивных цепей), по сравнению с прототипом, так и за счет уменьшения эксплуатационных расходов за счет упрощения процедуры настройки.
Формула изобретения
1. Универсальный диодный функциональный преобразователь, содержащий две . равные по числу группы резисторов, в каждой из xoT oðûõ одни выводы резисторов объединены, потенциометры по числу резисторов в группе, неподвижные контакты потенциометров соединены со свободными выводами соответствующих одноименных резисторов каждой из групп резисторов, объединенные выводы резисторов первой группы соединены со входом первого операционного усилителя, а объединенные выводы резисторов второй группы — со входом второго операционного усилителя, ко входу которого через масштабный резистор подключен выход первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя является выходом преобразователя, подвижный контакт первого потенциометра соединен с выходом источника опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения структуры преобразователя и процесса его настройки, он содержит блоки сглаживающей нелинейной функции, бл оки формирования треугольно и функции и прецизионный диодный ограничитель, вход которого является входом преобразователя, выход отрицательной полярности прецизионного диодного ограничителя соединен с подвижным контактом второго потенциометра и первым входом. первого блока формирования треугольной функции, второй вход которого подключен ко входу преобразователя, а выход соединен с подвижным контактом третьего потенциометра и первым входом первого блока сгла-. живающей нелинейной функции, второ и вход которого подключен ко входу преобразователя, а выход соединен с подвижным
696491 контактом четвертого потенциометра, выход положительной полярности прецизионного диодного ограничителя соединен с подвижным контактом пятого потенциометра и первым входом второго блока формирования треугольной функция, второй вход которого подключен ко входу преобразователя, а выход соединен с подвижным контактом шестого потенциометра и первым входом второго блока сглаживающей нелинейной функции, второй вход которого подключен ко входу преобразователя, а выход соединен с подвижным контактом седьмого потенциометра.
2. Универсальный диодный функциональный преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок формирования треугольной функции содержит. потенциометр, прецизионный диодный ограничитель, масштабные резисторы и операционный усилитель, выход которого является выходом блока формирования треугольной функции, а вход операционного усилителя через соответствующие масштабные резисторьг. подключен к первому входу блока формирования треугольной функции и выходу прецизионного диодного ограничителя, вход которого через соответствующие масштабные резисторы подключен к первому входу блока формирования треугольной функции и подвижному контакту потенциометра, один неподвижный контакт которого подключен ко второму входу блока формирования треугольной функции, а другой неподвижный контакт потенциометра соединен с шиной положительного опорного напряжения.
35
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
I,. Альперович Э. Э. и др. Универсальный функциональный преобразователь
Сб. "Актуальные вопросы технической кибернетики, М.,"Наука," 1972, с. 3-8, рис. 3.
2. Маслов A. A. и Сахаров О. Н.
Синтез диодных функциональных преобразователей, М., Энергия, 1976, с. 136-147, рис. 4-13 (прототип) .
3. Универсальный диодный функциональный преобразователь по п. 1, о тлич ающи йс я тем, что блоксглаживающей нелинейной функции содержит потенциометр, масштабные резисторы, прецизионный диодный ограничитель и нелинейный элемент, выполненный íà операционном усилителе, выход которого является выходом блока сглаживающей не1о линейной функции, а вход через соответствующие масштабные резисторы подключен к первому входу блока сглаживающей .нелинейной функции и выходу прецизионного диодного ограничителя, вход которо15 го через соответствующие масштабные резисторы подключен к первому входу блока сглаживающей нелинейной функции, к шине отрицательного опорного напряжения и к подвижному контакту потенцио20 метра, один неподвижный контакт которого соединен со вторым входом блока сглаживающей нелинейной функции а другой неподвижный контакт потенциометра с оединен с шиной отрицательного опорного напря25 жения
