COMPARATORE PER UNA FUNZIONE NON LINEARE

[salvatorev]

salve
io ho un problema riguardante l'implentazione di una funzione su un circuito analogico per la quale credo di dover usare un comparatore.
la funzione è la seguente:

f(x) = a se |x|<1
b se |x|>1
mi potrebbe dare un suggerimento per la realizzazione?

[g.schgor]

Ecco uno schema

AbsComp.GIF (12.95 KiB) Osservato 8040 volte

Si utilizzano 2 dei comparatori di un LM339:
il primo serve all'inversione del segnale (quando è negativo),
il secondo dà un'uscita per il comando di uno scambio
(deviatore statico) per attivare a o b.

Ecco il risultato supponendo il segnale sinusoidale a 2Vpp:

AbsCompg.GIF (6.72 KiB) Osservato 8032 volte

Spero sia chiaro

[IsidoroKZ]

Il 339 riesce a funzionare in linearita` con retroazione negativa? In questo caso lo fai lavorare con retroazione elevata, non oscilla? Come compensi la caduta sui diodi? Forse la si puo` parzialmente compensare spostando la tensione di soglia.

Se e` disponibile una alimentazione duale, proporrei un comparatore a finestra, con le due soglie a -1V e +1V.

[g.schgor]

Ho cercato di mantenere il circuito semplice, con una sola alimentazione.
X1 fa solo da raddrizzatore, ribaltando la semionde negative (si sarebbe
potuto ottenere la stessa cosa con un ponte a diodi, ma già che c'era
più di un amplificatore inutilizzato..)
Per la caduta sui diodi si potrebbe, nel caso, tenerne conto nella soglia.

Pensavo invece di poter utilizzare gli altri 2 amplificatori del 339 per
fare anche la selezione del segnale (a o b), ma non m'è venuto.
Quindi si utilizza l'uscita di X2 per comandare un deviatore.

[IsidoroKZ]

Ho cercato di mantenere il circuito semplice, con una sola alimentazione.
X1 fa solo da raddrizzatore, ribaltando la semionde negative

Il problema e` che un comparatore usato come amplificatore e` instabile, autoscilla. I comparatori non hanno la compensazione interna in frequenza, cosi` possono andare piu` veloci. Come conseguenza se li si usa da amplificatori oscillano . Solo National nell'application note AN-74 fa vedere come usare il 339 come operazionale, ma con pesanti reti di compensazione messe all'esterno e banda passante di 100 Hz

Non vedi l'instabilita` in simulazione perche' tipicamente il costruttore non specifica in frequenza i comparatori e quindi il modello spice non tiene conto di quell'aspetto.

Per fare un raddrizzatore a singola semionda senza problemi di soglia, si puo` usare uno di questi circuiti (quello a destra e` di quelli simpatici):

rectifier.gif (3.84 KiB) Osservato 7985 volte

Pensavo invece di poter utilizzare gli altri 2 amplificatori del 339 per
fare anche la selezione del segnale (a o b), ma non m'è venuto.
Quindi si utilizza l'uscita di X2 per comandare un deviatore.

Non avevo capito dal messaggio originale se a e b sono due segnali oppure due livelli fissi. Se sono due segnali unipolari, introducendo un po' di attenuazione, si potrebbe fare cosi`:

rectif1.gif (2.92 KiB) Osservato 7981 volte

La soluzione e` bruttina, ma usa il comparatore in modo non convenzionale!

[g.schgor]

Bene Isidoro, le tue osservazioni sono convincenti e penso che
il circuito finale possa risolvere il problema senza deviatore statico.

Direi che ciò dimostra l'utilità del Forum, con confronto fra
diverse soluzioni possibili.

[salvatorev]

Salve,
ne approfitto per ringraziare entrambi per la cortese attenzione e la disponibilità.

isidoro ha scritto:
Non avevo capito dal messaggio originale se a e b sono due segnali oppure due livelli fissi. Se sono due segnali unipolari, introducendo un po' di attenuazione, si potrebbe fare cosi`:

Ebbene a e b sono due livelli fissi i cui valori sono rispettivamente:

a= 0.2
b= 10

quindi il mio dubbio è come reallizzare tali livelli, mi chiedevo se non si potesse utilizzare una configurazione con amplicatore operazionale sfruttandone la naturale non linearità:

Codice: Seleziona tutto

vo = f(vd) =
  −Esat, if vd ≤ −Esat/Av
   Av vd, if |vd| < Esat/Av
   Esat, if vd ≥ Esat/Av


nel senso...non si potrebbe usare un raddrizzatore di precisione a doppia semionda del segnale x,un comparatore e poi sfruttare la non linearità di cui sopra per ottenere i due valori?
mi rendo conto della stupidità della questione.... ma sono veramente in alto mare in materia.

e poi un'altra piccola domanda come deduco la tensione di saturazione di un amplificatore ...ad esempio un TL082 che sto utlizzando nel resto del circuito con alimentazione duale a +15/-15 V?

[g.schgor]

Io mi ero preoccupato di fare un circuito con una sola alimentazione,
ma se disponi di alimentazione doppia e i valori di a e b sono costanti,
si può pensare un circuito diverso.
Appena mi è possibile te lo invio.

[IsidoroKZ]

Ebbene a e b sono due livelli fissi i cui valori sono rispettivamente:

a= 0.2
b= 10

e poi un'altra piccola domanda come deduco la tensione di saturazione di un amplificatore ...ad esempio un TL082 che sto utlizzando nel resto del circuito con alimentazione duale a +15/-15 V?

Quanto devono essere precisi quei due livelli? (ai quali sarebbe opportuno mettere anche l'unita` di misura!)

Quanto e` caricato il circuito che genera quei due livelli? Che e` tanto come dire: quanta corrente assorbi da quel circuito, dove va a finire quel segnale?

Infine una curiosita`: a cosa ti serve un livello di 0.2V? E` un valore inconsueto.

La tensione di saturazione non e` un valore fisso: di solito viene dato un valore minimo e uno tipico, ma il valore "esatto" varia da un componente all'altro e dalle condizioni di utilizzo (corrente di uscita, temperatura, alimentazione...)

[salvatorev]

isidoro ha scritto
Quanto devono essere precisi quei due livelli? (ai quali sarebbe opportuno mettere anche l'unita` di misura!)

Ha prorprio ragione , l'unità di misura sarebbero in volt, per quanto riguarda la precisione mi serve il valore "esatto" nei limiti del possibile.

isidoro ha scritto
Quanto e` caricato il circuito che genera quei due livelli? Che e` tanto come dire: quanta corrente assorbi da quel circuito, dove va a finire quel segnale?

il carico del circuito dovrebbe essere un moltiplicatore(AD633), infatti la funzione complessivamente da implementare è :

sarà la nostra f(x) di cui sopra moltiplicata per un segnale x2

e cioè W(x1,x2)= f(x1)x2

dove f(x1) = a se|x1|<1
b se |x1|>1

isidoro ha scritto
Infine una curiosita`: a cosa ti serve un livello di 0.2V? E` un valore inconsueto.

ebbene io dovrei realizzare un circuito di caotico di Chua tramite le CNN(cellular neural network). la realizzazione tramite questo tipo di celle è dovuto al fatto che in realtà il circuito prevederebbe l'utilizzo di un memristore di cui ovviamente io non dispongo, quindi è necessario "emulare" le caratteristiche sul piano V-I del memristore che è un elemento non lineare.

Se vuole posso mandarle qualche articolo scientifico in messaggi privati credo che di sicuro li troverebbe interessanti.