Устройство для возведения в целую положительную степень отношения электрических сигналов

Устройство для возведения в целую положительную степень отношения электрических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(11) 5584О8

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное н авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.05.75 (21) 2136060/24

Союз Советских

Социалистических

Республик (51) М. Кл. 60667/20 с присоединением заявки №вЂ”

Гвсударстввиивй комитат

Свввта Министров СССР во делам иэооретвний и атирмтий (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.77. Бюллетень № 15 (53) УДК 681,335.82 (088,8) (46) Дата опубликования описания 01.06.77 (72) Авторы изобретения

P. А. Тевэадэе, Г. Б. Чхеидзе, Е. И. Рабинович и А. А. Матиташвили (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ЦЕЛУЮ ПОЛОЖИТЕЛЬНУЮ

СТЕПЕНЬ ОТНОШЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к аналоговой вычисли- тельной и измерительной технике и предназначено для преобразования сверхнизких уровней входных напряжений 0„, U>, Uz в 1 инфранизкочастотном диапазоне в выходное напряжение вида 5

u» = u> (11у/Цк) °

Известны устройства для возведения в целую положительную степень отношения электрических сигналов.

Одно из известных устройств использует диф- 10 ференциальные (мостовые схемы) для возведения в степень напряжения. Дифференциальные мостовые схемы образованы обмотками двух электромагнитов с помещенными в их зазорах датчиками

Холла и усилителем постоянного тока, причем 15 обмотка возбуждения первого электромагнита под. ключена к выходу первой дифференциальной мостовой схемы, каждьгй тактовый вывод датчика

Холла, помещенного в зазоре электромагнита, подключен к выходу усилителя постоянного тока той 20 же дифференциальной мостовой схемы, токовому выводу датчика Холла предыдущей дифференциальной мостовой схемы, помещенного в зазоре первого электромагнита, и к выходам устройства. Этому устройству свойственны ограниченные точ. 25 лостные возможности в области сверхнизких уровней входных сигналов в инфранизкочастотном спектре, так как мостовые схемы на датчиках

Холла ограничены по чувствительности. Кроме того, датчики Холла недостаточно надежны, они потребляют большую мощность, их параметры чувствительны к температуре окружающей среды и вибрации. При обработке сверхнизких уровней входных сигналов необходимо предварительное усиление, из-за чего точность выполнения операции существенно падает и устройство конструктивно усложняется.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для возведения в целую положительную степень отношения электрических сигналов, содержащее элементы с управляемой проводимостью, каждый из которых включен в плечо соответствующего резистивного моста, и источник опорного напряжения, соединенный через масштабный резистор с одним из входов диф. ференциального усилителя постоянного тока.

Целью .изобретения является увеличение точности работы в инфранизкочастотном диапазоне входных сигналов и увеличение надежности работы устройства, 555408

Лостигается зто тем, что в устройстве для возведения в целую положительную степень отно- шения электрических сигналов элементы с управляемой проводимостью выполнены в виде электрохимических ячеек, управляющие электроды которых подключены к выходу дифференциального усилителя постоянного тока, входы которого соединены с выводами первой диагонали первого резистивного моста, вторая диагональ которого одним выводом соединена с первым входом устройства, а другим — связана с соответствующим выводам второи диагонали второго резистивного моста, подключеннои другим выводом к второму входу устройства, выводы первой диагонали каждого четкого резистивяого моста связаны с выводами соответствую3цей диагонали последующего нечетного резистивного моста и с Од3иьп1 выходами устройства, а выводы второй диагонали каждого яечетноf o резистивного моста. начиная с третьего, связаны с выводами соответствующей" диагонали последующего четкого резистивного ivocra и с другими выхода.",33! устройства, причем выводы второй ,!О3агонали пос.юднсго нсчетного реэистивного моста нодкгночены K донолнитех3ъным выходам устРОЙОТВа

11а чертеже представлена принципиальная схема устройства. Она содержит дифференциальный уси литень постоянного тока 1, элементы с управляемой 33ровоцимост3ИО2-6, BbmofIHBHHbfe в виде

*.электрохи." 3нчсских ячеек, котОрыс включены в

;-.oo ff3 "i iB% 3Он1ис PBBffcTfIBHbfe MocThf, BbfffoJIHoHHbf0 на раз«Отарах 7-21, масштабный резистор 22, источ3133к о33ор«ото напряжения «3, первый и второй аховы (клеммы) 24, 25 устройства, выходы 26-31 ус. 1! Ой с г1; а и дополнительные выходы устройУс!ройство работает следующим образом. При

«О,1ключении входных сверх3п3зких уровней напряже3п!Й U„, Ui/ на клеммы 24, 25, соответственно, на в ыхоггах к!!эстов Образуются напряжения U — 0

М МХ

«а выходе первой мостовой схемы U

=К., R ; Ux на Bыходах 26 и 27 0м = K М зк U на выходах 28 и 29 0мз =- КзЛЯ 0ä (1)

"ь, /. 3 эк,„ма

3а 1- "КОДа - 0 3! 1- M4 4 г3 ЭК "0МЬ

5 на 3!ыхоцм-: 32 fl 33 U мг Kg DR эха 0м4

3де Х11„Т М-.„: .....,.58@J< — изменениЯ значений сопротивлений эгюментов с управляемой проводимостью, т.е.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСких я 3еек 2-- б;

I(f, К ...., К, — конструктивные постоянные реэис.

ТИННЫХ MOCIOB.

У 3н ! В 3 и BOTpc !Hoñ BKJIM÷þ н33е источника Îïopного н!!!г1«.ъс«3!я U 23 с вых33дн3п напряжением нерього рсэистивного моста U „ и нринимая во внимание наличие глубокой электрохимической обратной связи, образованной за счет подключения выхода дифференциального усилителя постоянного тока 1 к управляемым электродам электрохимичес кой ячейки 2 при достаточно большем коэффициен- те усиления, установится такое сопротивление электрохимической ячейки 2, что выполяится ус-.

1 ловие UM,= U. и,следовательно, U,=K, ARE| Ох (2)

Предполагая одинаковые изменения значений омических сопротивлений электрохимических ячеек 3 — 5 при одинаковом токе управления цепи обратной связи, т.е. предполагая ЬЯ = ЬВ эх2 зхз

=,....= hR z — — ЛВ, что реализуется с высокой точностью в электрохимических ячейках для вы. ходиых напряжений мостов, решая совместно выражения (1) и (2) получим и (К,/ )1/ (t/ /u ), и,=(ê, к,/ к,)u„(u,/u„) ; и,= (к, к, к,/к, ) u,(è, / è„) ; ом, = (Кх Кз К4 Кт /К )-Оу (О./их) "у

Используя n+1 мостовых схем на выходах устройства,можно получить любое из значений к, К,-к, 1 т.е. устройство воспроизводит произведение масштабирующего напряжения U> на целую степень дробной функции 0о/Uõ.

Использование мостовых схем с электрохимическими управляемыми ячейками выгодно отличает настоящее устройство от известных, так как устройство реагирует на сверхнизкие уровни входных сигналов в инфранизкочастотяом спектре. Кроме того, повышается точность выполнения операций, существенно уменьшается мощность потребления энергии входного сигнала и, что не менее важно, предлагаемое устройство способно выдерживать большие вибрации и температурные перепады среды. Таким образом, устройство устраняет необходимость разработки высокочувствительяых усилителей, реагирующих на сверхнизкие уровни входных сигналов, необходимые для усиления каждого из входных сигналов до пороговой чувствительности.

Экспериментальные исследования устройства показали, что погрешность выполнения операций при четырех выходных синусоидальных сигналах, амплитуда которых яе превышала 0,01 В при частоте входных сигналов f = О,OJ Гц, не более 0,7 %, что превышает точность известных устройств в данном диапазоне.

Формула изобретения

Устройство для возведения в целую положительную степень отношения электрических сипилов, содержащее элементы с улр,"вляемой проводи-.

555408!

Составитель g), Козлов

Техред М. Левицкая

Редактор Е. Гончар

Корректор (.. Шекмар

Тираж. 902 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров (.ССР ио делам изобретений и открытий

1} 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 460/24

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 мастью, каждый из которых включен в плечо соответствующего резистивного моста, и источник опорного напряжения, соединенный через масштабный резистор с одним из входов дифференциального усилителя постоянного тока, о т л и ч а ющееся тем, что, с целью увеличения точности работы в инфраниэкочастотном диапазоне входных сигналов и увеличения надежности устройства, в нем элементы с управляемой проводимостью выполнены в виде электрохимических ячеек, управляющие электроды которых подключены к выходу дифференциального усилителя постоянного тока, входы которого соединеныс выводами первой диагонали первого резистивного моста, вторая диагональ ,которого одним выводом соединена с первым вхоцом устройства, а другим — связана с соответствующим выводом второй диагонали второго резистивного моста, подключенной другим выводом к второму входу устройства, выводы первой диагонали каждого четного резистивного моста связаны с выводами соответствующей диагонали последующего нечетного реэистивного моста и с одними выходами устройства, а выводы второй диагонали каждого нечетного резистивного моста, начиная с третьего, связаны с выводами соответствующей диагонали последующего четного резистивного моста и с другими выходами устройства, причем выводы второй диагонали последнего нечетного резистивного моста подключены к дополнительным выходам устройства.