Особыми разновидностями являются потенциометры со ступенчатым . каркасом (рис. 3.24) и с шунтирующими сопротивлениями (рис. 3.25). Они служат для приближенного воспроизведения z = F(x) в виде кусочно-линейной аппроксимирующей функции г ~ РаМ- Первый из них может служить переменным сопротивлением и делителем напряжения, второй - только делителем напряжения. Применение переменных шунтирующих резисторов Рщ (рис. 3.25) позволяет воспроизводить функции двух независимых переменных г = Р(х, у).

-о и о-

-oU О-

и tj I

Рис. 3.24. Схема функционального потенциометра со ступенчатым каркасом.

Рис. 3.25. Схема линейного потенциометра с шунтирующими сопротивлениями.

6. Функциональные преобразователи на основе цифровых управляемых резисторов (ЦУР)

В тех случаях, когда при воспроизведении функциональной зависимости д = f (х) в качестве хотя бы одной машинной переменной используется позиционный - чаще всего двоичный - код N, функциональные преобразователи

ко RI R

Рис. 3.26. Схемы ЦУР:

а - параллельного; 6 - повледовательного.

проще всего выполняются на основе типовых операционных усилителей ОУ й цифровых управляемых резисторов (ЦУР) [12]. ЦУР выполняются по параллельной (рис. 3.26, я) или последовательной (рис. 3.26, б) схемам, содержащим постоянные резисторы и ключи Кл}{} = 0,1,...,п), управляемые от соответствующих разрядных ячеек памяти UUN кода N.

Возбужденное состояние ячейки ЯПЛ/ обеспечивает замкнутое состояние ключа Кл] и параллельной схеме (ЦУРКу) и разомкнутое состояние в последовательной схеме (ЦУР;?дг). Если величины разрядных сопротивлений R (или проводимостей пропорциональны степени двойки Rj = R(, > 2; Y. =

s=Y 2>, [=0, I, . .. , n, TO ЦУР являются линейными преобразователями двоичного кода N в сопротивление R или проводимость Yjj с характеристиками вида Rfj = kjN; Y = kyN. Для схем ЦУР

L = 2 Ro- (3.34)

. , iAT = 2 Р/ 2o. (3.35)

гпр R - у -ZiBSi :

где Ко - 2 , . 0 - - 1

li- Коэффициенты и Py = (инверсия a) принимают значения 1 или 0 которые соответствуют замкнутому (0 = 0; = 1) или разомкнутому ( у = 1; Ру = 0) состоянию ключа Kaj.

Так как число в двоичном позиционном коде записывается в виде

: iv = 2 P/-2. (3.36)

\- . =°

то при введении масштабов = тг = Ro к ky = дг~ =

max max i ..

формулы (3.34) и (3.35) становятся тождественными формуле (3.36).

Линейные ЦУРКуу и ЦУРi?yv являются аналогами электромеханических линейных переменных резисторов (линейных потенциометров), поэтому на основе таких ЦУР можно построить все вычислительные схемы, характерные для линейных потенциометров,- суммирующие, множительно-делительные и т.п.

Расчет и построение функциональных ЦУР при использовании специальных разрядных резисторов сопротивлением Rj = Fj(N) являются весьма сложной задачей и, как правило, приводят к возрастанию электронно-ключевой части схемы ЦУР.

Гораздо чаще функциональные преобразователи цифра-аналог и аналог - цифра выполняются на основе линейных ЦУР и постоянных резисторов, которые включаются в качестве управляемых плечей активного цифрового делителя напряжения по схеме ОУ или по мостовой схеме. Требуемые функциональные характеристики вход - выход в данном случае являются, как правило, кусочно-линейной (КЛА), кусочно-квадратичной (ККА) или дробно-рациональной (ДРА) аппроксимациями воспроизводимой функции F(N)-Точность подобных цифро-аналоговых функциональных преобразователей определяется ошибками приближения и инструментальными ошибками, зависящими от ошибок ключевых элементов, разрядных и добавочных сопротивле; . НИИ и характеристик операционного усилителя. ;

Кусочно-линейный функциональный преобразователь (ФП) код -напрй-жение в общем случае выполняется в виде активного цифрового делителя

где s = 0, 1, , от - номер текущего участка КЛА; Uo и Увх

соответственно входное и выходное напряжения активного делителя

Так как для построения линейного участка s выходное напряжение Ug должно изменяться в соответствии о выражением

Uy = U s + KnsCo. Uxs <Ux< Ux,

к ---------

Рис. 3.27. Кусочно-линейиый активный ЦАП: а - отрукчгурная схема; б - аппроквимнрующая характеристика.

ТО ФП код - напряжение , кроме линейного ЦУРКд. содержит добавочные

постоянные проводимости Кд и

которые обеспечивают требуемую на-

чальную ординату l/os и коэффициент передачи линейного участка s.

Электронный коммутатор 9Ks выбора номера участка s, входом которого является код Л., имеет от + 1 выходных шин, возбуждающих соответствующие ключи Кл8, служащие для подключения добавочных проводимостей к входной цепи и цепи обратной связи ОУ. Схема ФП (рис. 3.27, я) работает следующим образом. Входной двоичныйкод Nxx поступает на управление ключами Кл/ параллельного ЦУРКд и одновременно через электронный коммутатор ЭКв - ка управление ключами Клв (s = О, 1, ... , ш), где от + 1- число участков аппроксимации, обеспечивающее заданную ошибку приближения функции Ug = F (Nx).

Начальный ( нулевой s - 0) участок (О < t < iV), при котором Uy = = О (рис. 3.27, б), обеспечивается разомкнутым состоянием ключа КлО. При достижении равенства N = N ключ КлО включается, во входной цепи усилителя к проводимости Yj = N подключается добавочная проводимость Кдо цепь обратной связи - проводимость Y. Выходное напряжение Uy при

становится

Ут + У о

(3.37)

На участке, соответетвующем изменению кода N в пределах N-N- < N, приращение линейной проводимости ЦУРКд, при ДЛ; = 1 должно

напряжения с операционным усилителем (рис. 3.27, а), коэффициент передачи которого является ступенчатой функцией входиоро кода!