Функциональный блок
Патент 568057
Авторы
Классы МПК
Функциональный блок
Иллюстрации
Реферат
(11) 568057
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено29,12,75 (21) 2303809/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.08.77. Бюллетень №29 (4Б) Дата опубликования описания 15.09.77 (51) М. Кл. 06 С» 7/26
Государственный комитет
Совета Министров СССР оо донам изобретений н открытий (53) УДК 681.335, (088,8) (72) Авторы изобретения
В. Е. Прокофьев и Г. Н. Азаров
Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ БЛОК
Изобретение относится к области аналоговой и гибридной вычислительной техники и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, в том числе и в се» точяых электроинтеграторах, для решении за- 5 дач теории поля, в адаптивных системах управления и в других устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве линейного управляемого и нелинейного резистивИого элемента, блока нелинейных функций для Е0 выполнения алгебраических операций. 1звестны блоки нелинейных функций, рассчитанные на воспроизведение простейших анадитических функций одной, двух или трех переменных с кусочно- линейной аппроксимацией Е5 на основе нелинейного элемента с потенциально-заземленными полупроводниковыми диодами $1).
Такие блоки характеризуются сложностью схемы, нестабильностью характеристик во 20 времени и невозможностью менять в широких пределах выходные параметры в зависимости от управляюшего сигнала по требуемому закону с высокой точностью.
Указанные недостатки нелинейных функци- 25
2 онютьных блоков в значительной степени устраняются в известных схемах компенсационных множительно-делктельных устройств, в которых и качестве управляемых элементов
° используются линеаризованные полевые гранзисторы (21.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является функ-циональный блок, содержаший масштабные резисторы, линеаризованные полевые транзисторы, первый дифференциальный усилитель, элемент с управляемым сопротивлением, выполненный на полевом транзисторе и втором дифференциальном усилителе, первый вход которого подключен к истоку полевого транзис тора и к выходу блока, и через первый масштабный резистор к шине нулевого потенциала, второй вход второго дифференциального усилителя подключен через второй масштабный резистор к стоку полевого транзистора, и к первому входу блоха; к выходу первого дифференциального усилителя подключены через третий и четвертый масштабные резисторы затворы линеаризованных полевых транзисторов, исток первого линеаризованного полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала, а сток - к второму входу второго дифференциального усилителя, первый вход первого дифференциального усилителя подключен через пятый масштабный резис5 тор к второму входу блока (31.
Недостаток этого блока состоит в том, что ис..ок одного линеаризованного полевого транзистора подключен ко входу усилителя, потенциал которого не фиксирован, а на сток того же транзистора управляющий сигнал подается непосредственно и не может превышать иэ условий линеаризации величины порядка (0,8 — 1)В. Кроме того, известный элемент характеризуется наличием систематической t5 ошибки, поскольку выражение для выходного сопротивления функционального элемента спра ведливо при условии, что сопротивление дополнительного полевого транзистора значи° тельно превышает величину сопротивления резистора обратной связи, включенного после довательно с дополнительным полевым транзистором. Недостатки снижают точность известного функционального элемента и ограничивают область его применения.
Целью изобретения является повышение точности и расширения области применения полевого транзистора.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом функциональном блоке исток второго линеаризованного полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала, а сток - к первому входу первого дифференциального усилителя, второй вход которого является третьим входом блока.;
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема функционального блока.
Функциональный блок содержит масштабные резисторы, 1-3, полевые транзисторы
4-6, дифференциальные усилители 7; 8, эле- 40 мент с управляемым сопротивлением, выполненный на полевом транзисторе 6, дифференциальном усилителе 8 и резисторах 2 и 3 ,Бля линеаризации характеристик полевых
:транзисторов 4, 5, которые работают в оми- 45 ческой области и используются в схеме в качестве линейной управляемой проводимости, включены высокоомные масштабные резисторы 9-12 Таким образом, эти полевые транзисторы являются линеариэованными.
50 .Йифференциальный усилитель 7 вместе с линеаризованными полевыми транзисторами и масштабным резистором 1 представляют со.бой компенсационную схему преобразования напряжения U в проводимость Я канала
&( полевого транзистора 5. Полевые линеаризованные транзисторы 4 и 5 управляются одним и тем же .выходным напряжением дифференциального усилителя, иоэтому при равенстве их напряжений отсечки )) проводи- О отс мость Л канала полевого) транзистора 5
&1 равна:
2 1 Uj ) 2
g К1Ч,U2 К1 Р1 (2) т ос 261 где R — сопротивление резистора 3
R — сопротивление резистора 2; и сопротйвление R резистора 3 и равно: рЭ ос 20) 2
После подставки в (3) вместо g выражения (1 ) получим:
2 (2 р —. — — -м р — — ч (4)
РЭ ОС 2 g р у ОС 2 g Я ОС
2 1
Если выполнить условие, что
2 то (4) можно записать так: 1, рэ ос ц
2 из которого следует, что относительно сигнала ц . функциональный блок представляет свойства линейно-управляемого напряжения сопротивления, а относительно U -линейно2 управляемой проводимости.
Как следует из (6),предлагаемый функциональный блок может быть использован не только как линейный управляемый резистивный элемент, но и как нелинейное сопротивление с квадратичной вольтамперной характеристикой вида J — AU (при этом U2 - U à U =сонь ) или вида ."1= A U5 (при этом U = Uoo а U = сапы. ) где Ц - рабочее напряжение, прикладываемое к одному входу блока;
Ц вЂ” сигнал снимаемый с выхода; — ток, протекающий через полевой транзистор 6 и резистор 3.
Если в качестве выходного сигнала взять напряжение Ц = )К, то функциональный ос oñ где К1 и К вЂ” коэффициенты, характеризующие свойства полевых транзисторов 4 5 соответственно;
Ц Ц вЂ” прикладываемые к входным 1 2 блока, управляющие напряжения;
Я вЂ” сопротивление резистора 1.
Операционный усилитель 8 управляет транзистором 6 (который вместе с масштабными резисторами 2, 3 представляет собой элемент с управляемым сопротивлением), сопротивление его включает в себя сопротивление полевого транзистора 6, равное:
568057 блок может быть использован в качестве блока нелинейнь|х функций, в том числе множительно-целительного устройства, так как:
«2 ос з ц (7) Предлагаемый функциональный блок имеет следующие преимущества.
Полученное выражение для величины выходного сопротивления включает в себя сонротивление, в то время как при матемаос тическом описании известного функпиональнаго элемента предполагалось, что R сс R, ос т
1О
Формула изобретения
Функциональный блок, содержащий масштабные резисторы, линеаризованные полевые ф и им пренебрегали.
Блок прост в изготовлении, настройке и эксплуатации, поскольку линеаризованные полевые транзисторы 4, 5 своими истоками подключены к фиксированному готенциалу 2О земля, а величины сопротивлений масштаб;, ных резисторов 1 и 2 исходя из условия (5) легко могут быть подобраны экспериментально, для чего необходимо добиться при равенстве IU и,V одинакового падения нап д ряжения на линеаризованных полевых транзисторах 4, 5, В отличие от известного устройства сигналы, подаваемые на входы блока, должны быть не противоположного, а одинакового 56 знака, что исключает необходимость применения инверторов при использовании функционального блока в качестве нелинейного сопротивле ния.
35 транзисторы, первый дифференциальный усилитель, элемент с управляемым сопротивлением, выполненный на нолевом транзисторе и втором дифференциальном усилителе, первый вход которого подключен к истоку- полевого транзистора и к выходу блока, и через первый масштабный резистор к шине нулево1 о потенциала,второй вход второго дифференциального
1 усилителя подключен через второй масштабный резистор к стоку полевого транзистора и к первому входу блока;. к выходу первого дифференциального усилителя подключены через третий и четвертый масштабные резисторы затворы линеаризованных полевых транзисторов, исток первого линеаризованного полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала, а сток - к второму входу второго дифференциального, усилителя, первый вход первого дифференциального усилителя подключен через пятый масштабный резистор к второму входу блока, о т л и ч à io шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения, области применения, исток второго линеариэованного полевого транзистора подключен-к шине нулевого потенциала, а стокк первому входу первого дифференциального усилителя, второй вход которого является третьим входом блока.
Источники информация, принятые во внимание при экспертизе:
1. Смолов В. Б.. Аналоговые вычислительные машины, Высшая школа, М., 1972, с. 258-294.
2. Прокофьев B Е,: Применение полевых транзисторов в аналоговых функциональных устройствах. Электромеханика" Изв. высших учебных заведений, № 6, 1975.
3. Авторское свидетельство СССР
¹ 476572, кл. G 06 5 7/26, 1973.
Составитель Л. Снимпищова
Редактор Е, Вратчикова.Техред Н. АндрейчущКорректор Е. Папи
2акаэ 2803/36 Тираж 818 Подписное
UHHHllH 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