SU813462A1 - Квадратор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к аналоговой вычислительной технике.

Известен функциональный преобразователь , содержащий компараторы, ключи, сумматор, инвертор и токозадающие резисторы и осуществл ющий кусочно-линейную аппроксимацию квадратичной зависимости 1 .

Недостаток этого преобразовател  сложность структуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  квадратор, содержащий источник опорного напр жени , п компараторов, п пар ключей, управл ющие входы каждой из которых соединены с выходом соответствующего по номеру компаратора, инвертор, вход которого  вл етс  входом квадратора , сое-динен с инвертирующим входом -первого компаратора, первый операционный усилитель, вход которого через первый резистор-обратной св зи соединен с его выходом, через первый масштабный резистор - со входом инвертора, через первый токозадающий резистор - с отрицательным зажимом источника опорного напр жени , отрицательный зажим источника опорного напр жени  через коммутируёмые токозадающие резисторы соединен с информационными входами первых кличей каждой пары, выходы которых соединены со входом первого операционного усилител , информационные входы вторых ключей каждой пары соединены с соответствующим масштабным резистором крутизны 2.

Недостаток такого квадратора 0 сложность структуры.

Цель изобретени  - упрощение структуры квадратора.

Цель достигаетс  тем, что квадратор , содержащий источник опорного

5 напр жени , п компараторов, п пар ключей, управл ющие входы каждой пары которых соединены с выходом соответствующего по номеру компаратора, инвертор, вход которого  вл етс  входом квадратора и соединен с инвертирующим входом первого компаратора, первый операционный усилитель, вход которого через первый резистор обратной св зи соединен с его выходом,

5 через первый масштабный резистор - со входом инвертора, через первый токозадающий резистор - с.отрицательным зажимом источника опорного напр жени , отрицательный зажим источника

0 опорного напр жени  через токозадаю1чие резисторы соединен с информационными входами первых ключей каждой пары , выгРоды которых соединены со входом первого операционного усилител , информационные входы вторых ключей каждой пары соединены с соответствующим масштабным резистором крутизны, дополнительно содержит второй операционный усилитель, второй резистор обратной св зи, второй масштабный резистор , п-1 элементов коммутации, каждый из которых выполнен на операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной-обратной св зи, масштабном резисторе, подключенном ко входу операционного усилител , токозадающем резисторе, подключенном через ключ ко входу операционного усилител , выход каждого компаратора, кроме п-го, соединен с управл ющим, входом ключа соответствующего ему по номеру элемента коммутации, свободный вывод токовадающего резистора каждого нечет ного по номеру элемента коммутации соединен с отрицательным зажимом источника опорного напр жени  и с инвер тирующим входом четного по номеру компаратора, а свободный вывод токоЗсщающего резистора каждого четного по номеру элемента коммутации - с положительным зажимом источника опорного напр жени  и с неинвертирующим входом нечетного по номеру компаратора , выход операционного усилител  каждого элемента коммутации, кроме п-1-го, соединен со свободным входо1(| следующего по номеру компаратора и свободным выводом масштабного резистора следующего по номеру элемента коммутации, выход операционного усилител  п-1-го элемента коммутации соединен со свободным входом п-го компаратора, свободный вывод масштабного резистора первого элемента коммутации соединен со входом квадратора , второй резистор обратной св зи включен между входом и выходом второго операционного усилител , вход которого через второй масштабный резистор подключен к выходу инвертора, а выход  вл етс  выходом квадратора, выходы вторых ключей каждой пары соединены со входом второго операционного усилител , свободные выводы масштабных резисторов крутизны соединены с выходом первого операционного усили-тел .

На чертеже приведена блок-схема квадратора.

Квадратор содержит источник опорного напр жени  1, п компараторов 2 ... 2, инвертор 3, первый операционный усилитель 4, первый резистор обратной св зи 5, первый масштабный резистор б, первый токозадающий резистор 7, п коммутируемых токоэадающих резисторов 8,...,8„, п первых 9...,9 и вторых 10 ,...., 10 ключей, составл ющих пары, п масштабных резисторов кру

тизны 11,...,11 , второй операционный усилитель 12, второй резистор обратной св зи 13, второй масштабный резистор 14, п-1 элементов коммутации 15 , . .. , ,, каждый из которых выполнен на операционном усилителе 16, ... , резисторе обратной св зи 17,,. . . ,, масштабном резисторе 18 ,. . . , токозадаютеги. резисторе 19 ,. . . 19п--1 и ключе 20 , . . .20 „,.

Квадратор работает следующим образом .

Допустим п 4. При Ugy U (работа на первом участке). Все компараторы 2 ,.. .2 наход тс  в состо нии, при котором ключи 9,...9, и 10, ,, . . 10 закрыты и выходное напр жение определ етс  по Лормуле:

и вых.

и

ex

где Кр - коэффициент передачи инвертора 3-, , R - сопротивление второго резистора обратной св зи 13; . сопротивление второго масштабного резистора 14. При Ц U(jy li u (работа на втором участке). Выходной сигнал компаратора 2 открывает ключи 9 и Юд. и выходной сигнал определ етс  по формуле:

U6b,v. IJfty

KO-S + Uftxx-« -U «1L/

R6 on. ( .

При U,j Ug 03 (работа на третьем участке). Выходной сигнал компаратора 2 открывает ключи 9, и 10 и ключ 20 элемента коммутации ISj. Остальные ключи закрыты и выходной сигнал определ етс  по Формуле:

вых - о йх-к;; )п-(- ц

в дальнейшем работа устройства аналогична и по сн етс  в приведенной ниже табл. открыти  ключей на участках аппроксимации.

Claims (2)

1. Т а б л и ц а Продолжение таблицы 20, 9„ 10 , 94, 104 20, 20, 9, , , 9, 10 20, 20, 9, 10, 9з, Юз, 5, 104 20,; 2Qy 9„ 10 , 9., , 10 20, 20.J, 9, 10, , 10, 94., 10 20„ 202. 20, 9,, -10,, 92, Оз,,С 20, , 202., 20 , 9, 10, 9, 10,, , 95, 10, 9, 104. При п предлагаемый квадратор реализует 16 участков кусочно-линейной аппроксимации квадратичной зависимости , что соответствует методичес кой погрешности 0,05%. При этом он содержит 6 операционных усилителей, 4 компаратора, 11 ключей, 24 резистора и один источник опорного напр жени , что почти в два раза меньше количества аналогичного оборудовани  необходимого дл  получени  такой же точности в известном квадраторе-дл  реализации которого требуетс  2 операционных усилител , 15 компараторов, 30 ключей, 50 резисторов и один источник опорного напр жени . При п 4 преимущество предлагаемого квадратора над известным будет еще более зна чительным. Формула изобретени  Квадратор, содержащий источник опорного напр жени , п компараторов, п пар ключей, управл ющие входы каждой пары которых соединены с выходом соответствующего по номеру компарато ра, инвертор, вход которого  вл етс  входом квадратора и соединен с инвер тирующим входом первого компаратора, первый операционный усилитель, вход которого через первый резистор обрат ной св зи соединен с его выходом, через первый масштабный резистор со входом инвертора, через первьай токозадающий резистор - с отрицатель ным зажимом источника опорного напр  жени , отрицательный зажим источника опорного напр жени  через токозадающие резисторы соединен с информацион ными входами первых ключей каждой пары, выходы которых соединены со входом первого операционного усилител , информационные входы вторых ключей каждой пары соединены с соответствующим масштабным резистором крутизны, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  структуры , он содержит второй операционный усилитель, второй резистор обратной св зи, второй масштабный резистор, п-1 элементов коммутации, каждый из которых выполнен на операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратной св зи, масштабном резисторе, подключенном ко входу операционного усилител , токозадающем резисторе, подключенном через ключ ко входу операционного усилител , выход каждого компаратора, кроме п-го, соединен с управл ющим входом ключа соответствующего ему по номеру элемента коммутации, свободный вывод токозадающего резистора каждого нечётного по номеру элемента коммутации соединен с отрицательным зажимом источника опорного напр жени  и с инвертирующим входом четного по номеру компаратора, а свободный вывод токозадающего резистора каждого четного по номеру элемента коммутации с положительным зажимом источника, опорного напр жени  и с неинвертирующим входом нечетного по номеру ком-. паратора, выход операционного усилител  каждого элемента коммутации, кроме П-1-ГО, соединен со свободным входом следующего по номеру компаратора и свободным выводом масштабного резистора следующего по номеру элемента коммутации, выход операционного усилител  П-1-ГО элемента коммутации соединен со свободным входом п-го компаратора, свободный вывод масштабного резистора первого элемента коммутации соединен со входом квадрато-. ра, второй резистор обратной св зи включен между входом и выходом второго операционного усилител , вход которого через второй масштабный. резистор подключен к выходу инвертора, а выход  вл етс  выходом квадратора, выходы вторых ключей каждой пары со единены со входом второго операцион1ного усилител , cвoбqдныe выводы маситабных резисторов крутизны соединены с выходом первого операционного усилител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3622700, кл. 235-197, опублик. 1971.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 598092, кл. G 06 G 7/26, 1978 (прототип).