Функциональный преобразователь

Функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретеиия

Т.А.Пунгас, В.Н, Ринне и И.А.Пунгас (71) Заявитедь (54 ) ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ П Р ЕО Б РАЗО ВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено, например, при конструировании преобразователей с нелинейной обратной связью.

Известен функциональный преобразователь, содержащий два дифференциальных операционных усилителя, входной резистор, делитель напряжения (1).

Наиболее близким к предлагаемому является функциональный преобразователь, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители, неинвертирующий вход первого дифференциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий вход через входной токозадающий резистор соединен с входом преобразователя, а через нелинейный элемент с выходом второго дифференциального операционного усилителя, являющимся выходом преобразователя t 2), 2

Однако входное сопротивление (входной импеданс) преобразователя низкое и определяется сопротивлением входного резистора. Сопротивление этого резистора, как правило, не может быть выбрано достаточно большим, потому что надлежащая работа преобразователя требует рабочих токов определенного диапазона, например, от

10 ... до 10Г А. о

Учитывая, что рабочие напряжения находятся при этом в диапазоне от

10 до 10 8. сопротивление входного резистора не может быть более 10 Ом.

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет повышения входного сопротивления преобразователя.

Поставленная цель достигается .тем, что в функциональный преобразователь, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители, неинвертирующий вход пер3 966706 вого дифференциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертирующий вход через входной- токозадающий резистор соединен с входом преобразователя, а через нелинейный элемент - с выходом второго дифференциального операционного усилителя и является выходом преобразователя, введены первый, второй и третий масштабные ре- 1о зисторы, причем выход первого дифференциального операционного усилителя соединен через первый масштабный резистор с входом преобразователя, с инвертирующим входом второго 15 дифференциального операционного усилителя и первый выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу второго дифференциального операционного усйлителя и через третий масштабный резистор.к шине нулевого потенциала.

На чертеже представлена блок-схема функционального преобразователя.

1S

Функциональный преоЬразователь содержит входную клемму 1, входной токозадающий резистор 2, первый 3 и второй 4 диффе рен циальные опера ционные усилители, первый масштабный резистор 5, нелинейный элемент 6, второй и третий масштабные резисторы 7 и 8.

РаЬотает функциональный преобразователь следующим образом.

Усилитель 3 охвачен отрицательной оЬратной связью через резисторы и

2, поэтому напряжение на его инвертирующем входе Ьлизко к потенциалу нулевой точки.

Преобразуемое напряжение, поступающее на клемму 1, прилагается на

lO входной токозадающий резистор 2 и создает в нем ток, равный отношению приложенного напряжения и сопротивления резистора 2. Созданный в этом резисторе ток течет через нелинейный эле- 4S мент 6 на выход дифференциального операционного усилителя 4, создавая на выходе его требуемое функционально преобразованное напряжение, как падение напряжения на нелинейном эле- SO менте 6.

При приведенно) включении, за счет действия оЬратной связи, на неинвертирующем входе дифференциального операционного усилителя 4 создается напряжение, близкое к напряжению преобразуемого сигнала (U<),à напряжение на выходе .дифференциального опе1

4 рационного усилителя 3 (И ) определяется примерно соотношением где R1 - сопротивление резистора 7;

R — сопротивление резистора 8.

Достижение цели изобретения объясняется тем, что напряжения на выходе усилителя 3 0 больше входного напряжения U, и йаходится в той же фазе. Сопротивление первого масштабного резистора 1 выбирают такой величины, что ток, требуемый входному токозадающему резистору 2, равен току через резистор 5, схема преобразователя не нагружает источник преобразуемого сигнала. Для этого необходимо выполнить требование где R - сопротивление первого мас5 штаЬного резистора 5;

К - сопротивление входного токозадающего резистора 2.

Заменяя 05 его значением из (1), находим требуемое значение R g

К1 Ка, (g) 5 Re 1. где К

3 коэффициент усиления усилителя 3; — коэффициент усиления усилителя 4; — нелинейное падение напряжения на нелинейном элементе 6, видно из уравнения (4), нелисоставляющая погрешности, коКак нейная

Таким оЬразом, при использовании резистора 5 с подходящим значением сопротивления, входное сопротивление преобразователя может Ьыть резко повышено, несмотря на значение сопротивления резистора 2 и требуемый раЬочий ток нелинейного элемента 6. При этом точность преобразования не зависит от точности сопротивлений резисторов 7, 8 и 5 (они влияют лишь на входное сопротивление преобразователя) и погрешность преобразования (О) определяется соотношением

966 торая не может быть скомпенсирована, уменьшена пропорционально произведению К . К, такие, как B схеме прототипа.

Предлагаемый преобразователь имеет преимущество при обработке сигналов в широкой полосе частот. Если при помощи специально подключенного на вход преобразователя операционного усилителя по схеме повторителя с 1О входами на полевых транзисторах можно повысить входное сопротивление, то входной импеданс увеличить даже при помощи такого специального усилителя не удается. Входная ем- 1 кость не может Ьыть таким образом скомпенсирована и реальный входной импеданс уже на частотах выше 10 кГц падает. Предлагаемым преобразователем можно скомпенсировать и входную 2в емкость, потому что частота, начиная с которой появляется значительный сдвиг фазы на входе преобразователя, определяется соотношением

1 (23 Р 2.ст К 2.ськ формула изоЬретения где

1. Авторское свидетельство СССР

376777, кл. 6 06 6 7/26, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

» 513363, кл. 6 06 G 7/26, 1973 (прототип). частота среза входного комплекта; с — емкость инвертирующ его входа усилителя 4 и входной клеммы 1. г

Как видно из формулы (5), диапазон частот с повышенным входным импедансом определяется сопротивлением резистора 2. Это сопротивление может ЗЮ быть уменьшено на пару порядков по сравнению с требуемым входным сопротивлением и тогда диапазон частот с повышенным входным импедансом также увеличивается на пару порядков.

Предлагаемый преоЬраэователь может быть реализован микроминиатюрно, он имеет при высоких метрологических характеристиках только один прецизионный элемент (резистор 2) и позволяет значительно повысить реальный входной импеданс, тем самым ока706 6 зывается возможным провести точные преобразования сигналов в разных точках проверяемых схем и уменьшить требования в системах автоматического контроля.

Функциональный преобразователь, содержащий первый и второй дифференциальные операционные усилители, неинвертирующий вход первого дифференциального операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, а инвертируюций вход через входной токозадающий резистор соединен с входом преоЬразователя, а через нелинейный элемент,- с выходом второго дифференциального операционного усипителя. и является выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования за счет повышения входного сопротивления преобразователя, в него. введены первый, второй и третий масштабные резисторы, причем выход первого дифференциального операционного усилителя соединен через первый масштабный резистор с входом преоЬразователя, с инвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя и первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу второго дифференциального операционного усилителя и через- третий масштабный резистор к шине нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

966706

Составитель В.Жирнова

Редактор Л.Авраменко Техред А. Бабинец Корректор С,йекмар

/ 7 Тираж 7,31 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Закад 7

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