专利名称：函数发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电控制技术领域，尤其是指一种函数发生装置。
背景技术：
在反应堆保护系统、控制系统即监测系统中，经常需要对输入的 电压进行特定函数变换后输出所需的电压，有时还需要转换为所需 要的电流。因此就需要一种装置用来实现特定的函数变换。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种函数发生装置， 以实现输入的特定范围的电压到特定范围的电压或电流的转换。
本实用新型提供的函数发生装置，包括
输入阻抗匹配连接单元，用于将输入电压信号转换为特定范围的
电压信号输出给每个线段发生单元；
一个或一个以上个线段发生单元，用于将接收的电压信号转换为
特定电压输出给输出加法单元；
输出加法单元，用于将接收的一个或一个以上个线段发生单元输
出电压信号转换为一特定范围电压输出给电压/电流输出转换单元； 电压/电流输出转换单元，用于将接收的输出加法单元输出的电
压转换成一定范围内变化的电流输出。
其中，所述输入阻抗匹配连接单元包括
放大器，其反向输入端用于接入输入的电压信号；
连接在放大器正向输入端用于提供偏移电压的电位计；
连接在放大器反向输入端用于接入输入倌号的匹配电阻；
连接在放大器反向输入端和输出端用于放大增益的回路。
其中，所述线段发生单元包括
放大器，其反向输入端用于接入输入阻抗匹配连接单元的输出信
号；
连接在放大器反向输入端用于提供偏移电压的电位计； 连接在放大器反向输入端和输出端的正向回路； 连接在放大器反向输入端和输出端的用于放大增益的反向回路。 其中，进一步包括连接在所述线段发生单元的放大器输出端用 于分压的电位计。
其中，所述输出加法单元包括
第一放大器，其反向输入端用于接入一个或一个以上个线段发生 单元的输出信号；
连接在第 一放大器反向输入端用于提供偏移电压的电位计；
连接在第一放大器反向输入端和输出端的回路；
第二放大器，其反向输入端用于接入一个或一个以上个线段发生 单元的输出信号，并与第一放大器输出端相连；
连接在第二放大器反向输入端和输出端的回路。
其中，所述电压/电流输出转换单元包括
放大器，其正向输入端用于接入输出加法单元的输出信号；
连接在放大器输出端的三极管，所述三极管基极与该放大器输出 相连，三极管集电极与放大器正向输入端、反向输入端分别构成回 路。
其中，进一步包括连接在三极管集电极的用于分流的电位计。 其中，进一步包括为所述函数发生装置供电的供电单元。 由上可以看出，本实用新型提供的函数发生装置，可以实现特定 范围的电压到特定范围的电压或电流的转换，尤其是函数发生装
置可接收+l +5V输入信号，输出特定的+l +5V信号，并且可选 的，输出电路可以配备有一个电压-电流转换器，从而，可实现在电 压输出+1 ~+5 V的同时它输出4 ~ 20mA电流。
图1是本实用新型函数发生装置原理图2是输入阻抗匹配单元电路图3是线段发生单元电路图4是输出加法单元电路图5是电压/电流转换单元电路图6是13V供电电路图7是28V总供电电路图8是-9V供电电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。图1示出了本实用新 型函数发生装置，包括输入阻抗匹配连接单元、多个线段发生单 元、输出加法单元和电压/电流输出转换单元。
输入阻抗匹配连接单元，用于将输入的特定范围(如+l 5V) 输入电压信号转换为特定范围(如0 4V)的电压，并将0 4V输 出电压信号接加到每个线段发生单元的反向输入端。
线段发生单元，在它们的反向输入端，接入上述输入阻抗匹配连 接单元的输出，还接入1个固定偏压信号。当某线段发生单元的反 向输入端接收的输入阻抗匹配连接单元的输出电压信号持续比固定 偏压信号值低时，该线段发生单元输出0电压，当某线段发生单元 的反向输入端接收的输入阻抗匹配连接单元的输出电压信号持续比 固定偏压信号值低时，该线段发生单元则输出相应电压。本例图1 示出的5个线段发生单元A3 ~ A7以相同方式运4亍但偏压不同。
输出加法单元，其输入端接入线段发生单元的输出端，输出加法 单元根据加到其输入端的固定偏压输出+1 ~+5V的输出信号。
电压/电流输出转换单元，用于将输出加法单元输出的电压转换 成用户所需要的从一定范围(如4 20mA)内变化的电流输出。
下面，参见附图对本实用新型进一步详细说明 如图2示出了输入阻抗匹配连接单元，该单元包括下述3种用途 ——用1个最小500k的输入阻抗(R31+R32+R33电阻器相加)进
行输入匹配连接，可以认为该阻抗为匹配电阻；
——输入信号倒置，即相对公共端，输入是正的而输出为负的； ——+1V电压复位至零(0%量程)，使输入信号变化由1-5V祐:
复位至0~4V。
其中，放大器A2的偏移电压可由电位计P20来补偿。通过调节 电位器P20，可使放大器A2正向和反向输入之间的电位差是0，此 时，可得到1个零输出电压。
通过调节电位计P21，使R2-R1时，放大器A2增益为1。
当输入信号(放大器A2的反向输入)是+lV时，可通过调节电 位计P5将放大器A2输出信号复位至零，此时，由P5输出并施加到 放大器正向输入上的偏压信号的增益为2(R2+R1)/R1。并且，如 图所示，当输入信号是+lV时，且设定输出信号至O时，由P5输出 的电压应是E/G=1/2=0.5V。
其中，连接在输入端的稳压二极管D10和电阻器R31组成限压 电路，用于限制施加到放大器A2输入端的电压，避免输入过电压到 放大器A2，实现对放大器A2的输入端进行过压保护。
电容器C5和电阻器R31和R32组成滤波电路，用于对输入到》文 大器A2的信号进行滤波。
如图3示出了多个线段发生单元中的一个，包含放大器A3。其 中，当输入线段发生单元的电压信号达到某一定值时，线段发生单 元开始运行，低于所述一定值时则保持断开，从而，根据从+l +5V 的输入信号的变化，线段发生单元可以变成导通，且每个线段发生 单元都可以改变输出电压的斜率。
放大器A3的反向输入用于接收2个相反信号之和，这两个信号
为根据放大器A3设定输入阈值的偏压信号和从输入阻抗匹配连接 单元输出的电压信号。
当偏压(绝对值)信号高于输入信号(即从输入阻抗匹配连接单元
输出的电压信号)时，放大器A3输出是负的，二极管Dll导通并 闭合放大器A3的回路，二极管D12被截止，在电位计P12的滑动 触点上无电压出现。
当输入信号(绝对值)高于偏压信号时，放大器A3的输出为正， 二极管D11被截止，二极管D12导通，使经过电阻器R35-1的增益 为1的放大器回路导通，在电位计P12滑动触点上出现1个正电压。 该正电压为(输入信号-偏压)(P/(P+P、))，其中，P/(P+P、) 为经P12滑动触点分压的输出信号。
其中，可通过P6滑动触点输出的偏压来设置线段开始运行的输 入信号电平，通过P12滑动触点输出的电压设置线段的斜率。
图4示出了输出加法单元，当输出加法单元的输入信号与输出信 号同时增大时，则加法器的输入由正向输入，反之，则由反向输入。 其中
输出加法单元包括放大器A8和A9。在A8上形成正向输入，在 A9上形成反向输入。放大器A9 (通过电位计P22设定增益至10 ) 在它的反向输入端接收由5个线段发生单元(SI ~ S5 )输出的信号， 放大器A8 (增益为1的信号反向器)在它的正向输入(说明对于 单个电路A8是反向输入，对插件本身则是正向输入)上接收同样的 信号，而在它的反向输入上由Pll输出1个固定偏压信号，放大器 A8通过加该固定偏压可输出1个1 5V的信号。如果放大器A8的 输出信号与输入信号相比减少时，Pll的量程调整允许100%输出信
号偏移。当放大器A8正向输入和反向输入两端的电位差也是零时， 调节电位计P23可实现放大器A9的输出上得到1个零电压。
其中二极管D21和D22用于防止放大器A9的输入端过电压输 入，二极管D24和电阻器R46用来防止输出过压，以保护输出。
当调整或通电时，二极管D23阻止放大器A9输出端上的负电压。
当输出端出现负电压时，由于稳压二极管D24加偏压，输出端将被 公共点短路。反馈回路(R41-5)将断开，可见，放大器A9在任何输 入信号时都将在负输出上保持断开。下面如图5示出了电压/电流输出转换器单元
输出加法单元输出信号施加到电压/电流输出转换器单元的差动 放大器Al的正向输入端，放大器Al通过电阻器R6和电阻器电桥 Rl-l Rl-4根据输入电压调整输出电流，以便使放大器的正、负输入 端的电压保持近似为零。其中，可通过电位计P1准确地调整输出电
流o
二极管Dl和电阻器R5为限压电路，用于在+28V总供电电源施 加瞬态过电压的情况下限制供电电压为36V。
二极管D2、 D3和电阻器R7也是限压电路，用于保护输出，以 防电流输出端子的瞬态过电压。二极管D3用于截断正电压或正半 波，二极管D2用于将负电压或负半波输出到公共端，电阻器R7和 R8用于限制电流。
高精度电阻器R8用于使4 ~ 20mA输出电流信号在R8两端产生 连接到前面试l^插孔上的0.1 ~0.5V电压降。
输出负载通过R9直接接到公共点上，在R9两端存在以公共点 为基准的+1 ~+5V电压。
其中，可以通过增大输入电压使通过桥路支路Rl-l和Rl-2的电 流发生变化。图7的A点电位增高时，放大器A1输出电压为正， 通过Q1的电流增大，使R6两端的电压降增大，使桥路的另外支路 Rl-3， Rl-4中电流增大。另外，因R6两端电压降增大所以输出电 流将增大，使B点达到和A点相同的电位。此时在放大器输入端的 电位差实际是零，而桥路电阻器有相同的阻值，R6两端电压降等于 丰餘入电压。
这里，还提供了图6示出的13V供电电路，为本实用新型装置 供电，其中，该供电电路晶体管Q6通过稳压二极管D27使其发射 极维持在某一固定电位，通过恒流二极管D30来供电。它为晶体管
Q5的基极加偏压，在Q5的发射极上获得+13V稳压电源，该电压可 通过电位计P29进行调整。
经过电阻器R23由+13V稳压电压供电的穗压二极管D5输出6.2V稳定电压以便供给特性化插件上的桥路偏压。二极管D25用于 保护电源电路以防在接通28V总供电电源时接错极性。其中，28V 总供电电路可参加图7所示。
与电阻器R50相连接的稳压二极管D26限制可能由总供电电源 传输的过电压。
这里，图8还示出了为本实用新型供电的9V供电电路，电路A 和B组成1个多谐振荡器。多谐振荡器可输入0，输出1。 二极管 D28被截止时，电容器C12经D29充电。
多谐振荡器的电容器Cll用于与输入极性相反的极性充电。当 充电达到它的交换点时，多谐振荡器反转，输出也反转。C12的正 极板接到0V电位，D29被截止。C12通过D28传输它的充电至C13。 在C13两端得到相对0V电位的1个负电压。
Cll再一次用于输入极性相反的极性充电。多谐振荡器极性再一 次交换并促使C12充电。该过程以多谐振荡器频率反复循环。
通过上述电路，可以实现将输入的1~5V电压信号转换为0 4V 范围的电压信号，也可以转换为对应的电流信号。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实 用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等 同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种函数发生装置，其特征在于，包括输入阻抗匹配连接单元，用于将输入电压信号转换为特定范围的电压信号输出给每个线段发生单元；一个或一个以上个线段发生单元，用于将接收的电压信号转换为特定电压输出给输出加法单元；输出加法单元，用于将接收的一个或一个以上个线段发生单元输出电压信号转换为一特定范围电压输出给电压/电流输出转换单元；电压/电流输出转换单元，用于将接收的输出加法单元输出的电压转换成一定范围内变化的电流输出。
2. 根据权利要求1所述的函数发生装置，其特征在于，所述输 入阻抗匹配连接单元包括放大器，其反向输入端用于接入输入的电压信号； 连接在放大器正向输入端用于提供偏移电压的电位计； 连接在放大器反向输入端用于接入输入信号的匹配电阻； 连接在放大器反向输入端和输出端用于放大增益的回路。
3. 根据权利要求1所述的函数发生装置，其特征在于，所述线 段发生单元包括放大器，其反向输入端用于接入输入阻抗匹配连接单元的输出信号；连接在放大器反向输入端用于提供偏移电压的电位计；连接在放大器反向输入端和输出端的正向回路；连接在放大器反向输入端和输出端的用于放大增益的反向回路。
4. 根据权利要求3所述的函数发生装置，其特征在于，进一步 包括连接在所述线段发生单元的放大器输出端用于分压的电位计。
5. 根据权利要求1所述的函数发生装置，其特征在于，所述输 出加法单元包括 第一放大器，其反向输入端用于接入一个或一个以上个线段发生单元的输出信号；连接在第一放大器反向输入端用于提供偏移电压的电位计； 连接在笫一放大器反向输入端和输出端的回路；第二放大器，其反向输入端用于接入一个或一个以上个线段发生 单元的输出信号，并与第一放大器输出端相连； 连接在第二》文大器反向输入端和输出端的回路。
6. 根据权利要求1所述的函数发生装置，其特征在于，所述电 压/电流输出转换单元包括放大器，其正向输入端用于接入输出加法单元的输出信号； 连接在放大器输出端的三极管，所述三极管基极与该放大器输出相连，三极管集电极与放大器正向输入端、反向输入端分别构成回路。
7. 根据权利要求6所述的函数发生装置，其特征在于，进一步 包括连接在三极管集电极的用于分流的电位计。
8. 根据权利要求6所述的函数发生装置，其特征在于，进一步 包括为所述函数发生装置供电的供电单元。
专利摘要本实用新型提供了一种函数发生装置，包括输入阻抗匹配连接单元，用于将输入电压信号转换为特定范围的电压信号输出给每个线段发生单元；一个或一个以上个线段发生单元，用于将接收的电压信号转换为特定电压输出给输出加法单元；输出加法单元，用于将接收的一个或一个以上个线段发生单元输出电压信号转换为一特定范围电压输出给电压/电流输出转换单元；电压/电流输出转换单元，用于将接收的输出加法单元输出的电压转换成一定范围内变化的电流输出。本实用新型可以实现输入的特定范围的电压到特定范围的电压或电流的转换。
文档编号H03B5/36GK201054564SQ20072015478
公开日2008年4月30日 申请日期2007年5月17日 优先权日2007年5月17日
发明者宇 王 申请人:中科华核电技术研究院有限公司北京分公司