Функциональный преобразователь

Функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ Г1РЕОБРАЗОВАТЁЛЬ , соцержашйй первый ци4 ферешшапьный усипитепь, инвертирующий вхоц которого соединен с первыми выво кш первого и второго масштабных резисторов , а неинвертирутоший вхоц - с первыми вывоцами третьего и четвертого масштабных резисторов, вторые выводы первого и третьего масштабных резисторов являются соответствующими входами преобразователя, и второй цифференпиальный усипитепь, инвертирую - / щий вхоц которого подключен к вывоцу нелинейного элемента в к первс му выводу пятого масштабного резвстора, отаичающийся тем, что, с целью повышения точности он содержит цва частотно-зависимых двухполюсника, причем второй вывод пятого масштабно го резистора подключен к выходу второго дифференциального усилителя, а вторые выводы нелинейного элемента, а также второго и четвертого масштабных резво торов подсоединены соответственно к выкоду первого дг })ференШ1апьного уснлвтеля , к шине нулевого потеншсала н к выходу второго дифференциального ус литепя, частотно-завиЬимые пнухпошо. НИКИ включены последовательно между выходом первого цифференоиального ус литепя и шиной нулевого потешшапа, а их общий вывод подключен к неинв тирующему входу дифферешшапьнс9Ч ускпителя, выход первого дифференшсапьво го усилителя является выходом прео(%)аз9вате ля.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (Иу

3(5и 06 Q 7/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯц:К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3533419/18-24 (22) 06.01.83 (46) 15.04.84. Бюл. М 14 (72) Т. А. Пунгас, О. И. Мяртенс, Х. М. Трам ярк и В. H. Ринне (53) 681.3 (088.8) (56) 1. Авторское свицетельство СССР

34 337766777777, кл. Ej 06 (3(7/56, 1971.

2, Авторское свицетельство СССР

М 450194, кл. Q 06 С1 7/26, 1973 (прототип). (54) (57) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, соцержащий первый циф. ференциапьный усилитель, инвертирующий вхоц которого соецинен с первыми вывоцами первого и второго масштабных резисторов, а неинвертирующий вхоц - с первыми вывоцами третьего и четверто го масштабных резисторов, вторые вывоцы первого и третьего масштабных резисторов являются соответствующими вхоцами прЬобразователя, и второй цифференциальный усилитель, инвертирую щий вхоц которого поцкпючен к первому вывоцу нелинейного элемента и к первсм му вывоцу пятого масштабного резистора, отличающийся тем,что,с целью повышения точности он соцержит цва частотно-зависимых цвухпопюсника, причем второй вывоц пятого масштабнсьго резистора поцключен к выхоцу второго цифференпнапьного усилителя, а вторые вывоцы нелинейного элемента, а также второго и четвертого масштабных резисторов поцсоецинены соответственно к выкоцу первого ц(рференпиапьного усипи теля, к шине нулевого потенциала и к выхоцу второго цифференциапьного уси лителя, частотно-зависимые цвухпойюэ 3 ники включены послецоватецьно межцу выхоцом первого цифференциапьного уси лителя и шиной нулевого потенниапа, а их общий вывоц поцключен к неинвертирующему вхоцу второго цифференциапьного усилителя, выхоц первого цифференниапьньго усилителя является выхоцом преобразователя.

/ (2), 50

Так как 3»o =))»», то падение напряжения на обоих резисторах одинаково

М,-, =0,-0, (3) гце Uq - выходное напряжение дифф 55 ренциапьного усипитепя 1;

0»о- напряжение на вхоце 10.

Спецоватепьно, 0З=20z z"«oo=-Ц6-0 0»<» (4) 1 1086

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть применено при конструировании преобразователей цпя получения нелинейных соотношений между вхоцными и выхоцными сигналами;.

Известны функциональные преобразователи, содержащие цифференциальный усилитель, в обратной связи которого вкшочен нелинейный элемент, определяющий характеристику преобразования. Качест- »О во йреобраэования зависит от характеристик применяемых элементов и от глубины обратной связи. Дпя повышения точности преобразования, особенно на высоких частотах, иногца используют 15 совместное включение нескольких усилителей $1)

Нецостатком таких преобразователей является относительно низкая точность.

Наиболее близким к изобретению является функциональный преобразователь, содержащий первый дифференциальный усилитель, поцкпюченный инвертирующим вхоцом к первому вхоцному и третьему резисторам, а неинвертирующим входом - 25 к второму вхоцному и к четвертому резисторам соответственно второй цифференциапьный усилитель, йеиивертирующий вхоц которого поцкпючен к общей шине, а к инвертирующему вхоцу подключен нелинейный узел (2g

Такой преобразователь также обпацает нецостаточно высокой точностью.

Цепью изобретения является повышение точи остие

Поставленная цель цостигается тем, что функциональный преобразователь, соцержащий первый цифференциальный усилитель, инвертирующий вхоц которого

40 соединен с первыми выводами первого и второго масштабных резисторов, а неинвертирующий вхоц - с первыми вывоцами третьего и четвертого масштабных резисторов, вторые вывоцы первого

45 и третьего масштабных резисторов являются соответствующими входами преобразователя, и второй цифференциапьный усилитель, инвертирующнй вхоц которого поцкпючен к первому вывоцу непинейного элемента и к первому вывоцу пятого масштабного резистора, с >держит цва частотнь-зависимых цвухпопюсника, причем второй вывоц пятого масштабного резиотора поцкшочен к выходу второго дифференциального усилителя, а вторые выводы нелинейного эпемента, а также вто рого и четвертого масштабных резисторов поцсоецинены соответственно к выхоцу первого дифференциального усилителя, к шине нулевого потенциапа

H к Bb»zovy второго дифференциального усипитепя, частотно-зависимые цвухпопюсийки вкпючены последовательно межцу выходом первого дифференциального уси)щтепя и шиной нулевого потенциапа, а

Вх общий вывод подключен к неннвертирующему входу второго дифференциального усилителя, выход первого цифференциапьного усилителя является выходом преобразователя.

На чертеже представлена сх ма предлагаемого функционального преобразова тепя.

Преобразоватепь содержит второй дифференциальный усипитепь 1,.- пятый масштабный резистор 2, нелинейный элемент 3, первый дифференциальный усилитель 4, первый масштабный резистор 5, подключенный к входу 6, второй масштабный резистор 7, шину 8 íónoвого потенциала, третий масштабный резистор 9, подключенный к вхоцу 10, четвертый масштабный резистор 11 и частотнс-зависимые двухпопюсники 12 H 13.

Функциональный преобразователь ра ботает спецующим образом.

Дифференциа)ьные усилители 1 и 4 охвачены отрицательной обратной связью через резистор 1 1 и нелинейный элемент 3. Напряжения межцу инвертирующими и неинвертируюпями вхоцами усилителей 1 и 4, близкие к нулю, обозначим » и 3у, соответственно.

Пусть сопротивления резисторов 2,5, 7,9 и 11 имеют оцинаковые значения 1, "2-Pg z 9= )»»» -" °

Налряжение на инвертирующем вхоце дифференциального усипнтепя 4

Й О

0 =)) . (1) R<>R 2 гце 06 - напряжение на входе 6, напряжение на другом вхоце усипитепя 4

3 1086444 4

Почти такое же напряжение на масштаб- Дополнительная обратная связь влияет на работу преобразователя слецующим

4= (3) образом. Формулъ1 (1),(2),(4),(5),(6) и ток через нелинейный элемент 3 : и (7) остаются в силе, а вместо (8) Н «2б "»о+2Е4- » ° (6) . 12 1Ъ 4 4 р о "б- ° 4, п(1 ; и ток через нелинейный элемент

10

1 k» е —."" "

%

1 Ъ 12 1

"6 Ohio н= р, (8) гtte 1» пацение напряжения на нелиней ном элементе 3;

k,, k 4- коэффициент усиления по напря жению усилителей 1 и 4.

Из формул (6), (7) и (8) получаем . < . Погрешность преобразования (5 ) име ет значение ь к„2 гк,-к,к4

l (12) R 215 к<к 4 <-2

Е1 44

2 13

Если выполнить условие

Z 7 2

= — < 7

12»7.1q Ê4 К» К 4 то нелинейная составляющая тока I равна нулю и I11 зависит от разниц вхоцных напряжений.

Ug гк, г (Kp) к,к4<г ц„к„к„<г

Из уравнения (-9) слецует, что преобразованный ток зависит только от разности вхоцных напряжений U б и 0(o и от пацения напряжения на нели . нейном элементе 3 01,и в принципе не зависит от общего сигнала на вхоце преобразователя.

Достижение цели объясняется симмеэ 35 ричной схемой. вхоцной части преобразова теля. Действительно, цопустим, что цнф ференциальный усилитель 1 имеет поста точно малое выхоцное сопротивление э напряжение на выхоце этого усилителя 4о не зависит прямо от вхоцных нанряже ний преобразователя и оба вхоцных нап ряжения поступают на вхоцы цифферен ииального усилителя 4 через оцинаковые целители напряжения, состоящие из пар 45 резисторов 5 и 7 и 9 и 11.

Нелинейную составляющую тока, ко торая зависит от величины напряжения на нелинейном элементе 3, можно пол постыл скомпенсировать, ввеця в схему 50 преобразователя цополнительную об27аъ ную связь. Для этого в схему ввецены цва частотно-зависимых цвухполюсни ка 12 и 13, как это показано на чертеже.

Пусть сопротивления цвухполюсников 12 55 и 13 соответственно Z,1 и 2 4 .

1Я

)щцщщ Заказ 2254/47.

Фкпиап ППП Патеыт, г.У

К4-4 <—

< к

К<К4-2К< (13) > "Ь "1О н

Выбирая требуемые зависимости сопротивлений цвухпопюсников 12 и 13 от частоты, можно нелинейную составпя ощую тока скомпенсировать в широком циапазоне частот. При этом сохраняется высокий коэффициент ослабления общего сигнала.

Технике-экономический эффект изоб ретения заключается в том, что в ггреобразователе цостигается высокое поцавление общего вхоцного сигнала, опре;деляемое точностью соотношений вхоц« ных резисторов. При современной тех

НОЛОГИИ МОЖНО ПОПУЧИтЬ КОЭфф4ЩИЕНт ослабления общего сигнала в поряцке

80-100 цВ.

Кроме того, в цанном преобразовате ле компенсируется нелинейная составляющая погрешности за счет того, что нелинейная составляющая напряжения компенсируется нелинейным напряжением обратной связи, которое цано на неинвертирующий вхоц усилителя 1, тем самым погрешность преобразования на высоких частотах (цо 100 кГц) пацает ниже

0,01%. с

ТиРаж 699 Подписное огород, . ул. Проектная, 4