11.7.5. ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

На рис. 11.26 была показана диодная схема для кусочной аппроксимации функций многоугольниками Расчет таких схем может быть выполнен только приближенно, так как нужно принимать во внимание прямое напряжение диодов и их взаимное влияние. Кроме того, наклоны аппроксимирующих участков уже заданы структурой схемы. Поэтому такие схемы могут использоваться для оптимальной аппроксимации конкретных функций и не поддаются простой перестройке.

На рис. 11.33 приведена схема, которая позволяет с помощью отдельных потенциометров устанавливать точки излома аппроксимирующей кривой и наклон отдельных ее участков. Ветвь схемы, в которой используются операционные усилители и предназначена для задания параметров одного участка при положительном значении входного напряжения, а ветвь, в которую входят усилители и - для отрицательного напряжения. Усилитель задает наклон аппроксимирующей кривой в нуле.

Рис. 11.33. Настраиваемая функциональная схема.

Необходимое для аппроксимации число участков задается путем дополнительного включения в схему нужного числа ветвей.

Усилители и представляют собой биполярные передаточные звенья с (см. схему на рис. 11.5). Коэффициент их усиления может быть установлен в диапазоне — с помощью соответствующего потенциометра. Выходные напряжения суммируются с помощью операционного усилителя . К ним нужно добавить постоянное напряжение, величина которого регулируется потенциометром

При малых значениях входного напряжения работает только усилитель Его вклад в выходное напряжение равен

Напряжения [7, и в этом случае равны нулю, так как диоды закрыты, а усилители и замкнуты открытыми диодами

Когда входное напряжение превысит уровень диод открывается и напряжение на выходе усилителя будет равно

Усилитель работает в режиме однополупериодного выпрямителя с положительным смещением Аналогично ведет себя усилитель для отрицательного входного напряжения:

Для задания наклона выходного напряжения схемы можно записать следующее соотношение:

В качестве примера рассмотрим форму напряжений для реализации функции из рис. 11.32. Изломы находятся в точках Наклон нулевого сегмента, согласно формуле (11.406), должен быть равен Отсюда получаем значение Для положительных входных напряжений за точкой перегиба необходимо обеспечить наклон с Из формулы (11.41) для этого участка получим

откуда Аналогично получим Результирующие графики напряжений приведены на рис. 11.34.

Настройка схемы для аппроксимации заданной функции выполняется достаточно просто даже тогда, когда в распоряжении имеются только некалиброванные потенциометры. Для этого сначала устанавливают максимальные значения всех напряжений, соответствующих точкам излома и наклонам участков. После этого задают входное напряжение равное нулю. В этом случае и можно устанавливать начальное значение напряжения

Рис. 11.34. Графики линейно изменяющихся напряжений для получения напряжения (рис. 11.32).

Рис. 11.35. Упрощенная настраиваемая функциональная схема.

аппроксимирующей кривой в нуле с помощью потенциометра После этого задают входное напряжение и с помощью потенциометра устанавливают необходимую величину выходного напряжения Таким образом задают коэффициент затем настраивают до тех пор, пока не начнет изменяться выходное напряжение. Теперь потенциометр настроен на точку излома Затем устанавливают входное напряжение соответствующее следующей точке перегиба (в данном примере конечная точка), и подстройкой добиваются необходимого значения выходного напряжения Таким образом задают коэффициент Аналогичные действия выполняют для всех остальных точек перегиба.

В случае когда для настройки используются некалиброванные потенциометры, можно провести упрощение схемы. Биполярные передаточные звенья можно заменить обычными потенциометрами, как показано на рис. 11.35, где они включены на входе схемы вычитания. Эта схема построена в соответствии со структурой, показанной на рис. 11.2, на операционных усилителях и