Устройство для извлечения квадратного корня

Устройство для извлечения квадратного корня

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнн

Социалистические, Республик

<,922787 (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 26.08.80 (2l ) 2976983у18 24 (5 l ) M. Кл. с присоединением заявки №

5 06Q 7/20 еооударотненный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 23.04.82. Бюллетень № 15 по делам изобретений н открытий

Ф (5З) УДК681. . 335 (088.8) Дата опубликовании описания 25.04.82 (72) Авторы изобретения

А. П. Лукашев, В. Д. Смирнов и С. <А. .Гутов. (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГО

КОРНЯ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в измерительных и вычислительных.приборах и системах, в част ности, в качестве измерительного преобразователя расходомеров.

Известны функциональные преобразователи, содержаьцие операционный усилитель с нелинейной обратной связью, выполненный в виде резистора, шунтируемого цепочками, состоящими из последовательно включенных резистора и ключевого элемента (диода) f13 .

Недостатком таких устройств является большое количество дополнительных источников смещения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи, параллельно кото20 рому включены шуитирующие цепочки иэ последовательно со<.диисчпп х стабилитронов и рези<:тор«в и г1 лажиь<ак>щие Сфиль-тры — по одному на каждую цепочку

521 °

Недостатком такого устройства является то, что сглаживание точек перегиба происходит только для входных сигналов, имеющих узкий частотный <=пектр, < ля которого величины подобраны. При изменении частотного спектра входного сигнала сглаживание точек перегиба и повышение точности не происходит. Кроме того, из-ва того, что промышленностью не выпускаются стабилитроны с достаточно малыми напряжениями стабили-: зации (от 3 до 1 В), начальный участок характеристики укаэанного преобразователя не может воспроизводиться с требуемой точностью.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дпя извлечения квадратного корня, содержащее блок изипечь ния KBGgpATHol О корня с<<< тоящий из выходного операционного усилителя, суммирующая точка которого соединена с входом блока извлечения квадратного корня через первый масштабный резистор и с выходом - через параллельно включенные второй масштабный резистор и шунтируюшие цепочки иэ последовательно включенных стабилитрона и резистора, введены линейный усилитель, четыре ключа, блок масштабирования, компаратор и источник опорного сигнала, причем вход блока извлечения квадратного кор- ня связан через первый ключ с выходом линейного усилителя .и через второй ключ — с его входом, являющимся входом устройства, выход блока извлечения квадратного корня через третий и чет-, вертый ключи связан соответственно с первым и вторым входами блока масштабирования, выход которого является вы ходом устройства, выход линейного усилителя соединен с первым входом ком, паратора, второй вход которого соединен с источником опорного сигнала, а первый и второй выходы - соответственно с управляющими входами первого, третьего и второго, четвертого кшочей.

На чертеже приведена структурная схема устройства для извлечения квадратного корня.

Устройство содержит линейный усилитель 1, первый 2 и второй 3 ключи, блок 4 извлечения квадратного корня, операционный усилитель 5, первый масштабный резистор 6, второй масштабный резистор 7, шунтирующие цепочки 8, третий и четвертый ключи 9, 10, блок ll масштабирования, компаратор 12 и источник 13 опорного сигнала.

Устройство работает следующим обра зом.

Входной сигнал поступает на вход линейного усилители 1 и на вход второго ключа 3. Усиленный сигнал поступает на вход первого ключа 2 и первый вход компаратора 12, Если величина усиленного сигнала больше величины . опорного сигнала, поступающего с источника 13 опорного сигнала, то компара22787 4 тор 12 формирует сигналы, открывающие ключи 3, 10 и эапирак(шие ключи 2, 9. . Входной сигнал, величина которого в этом случае больше 1%, через второй ключ 3 поступает на вход 4 блока извлечения квадратного корня и преобразуется им с точностью не ниже 0,5%, так как преобразование происходит на том участке характеристики, где его

1а . точность преобразования нормирована.. Преобразованный сигнал через четвертый ключ 10 поступает на второй вход блока 11 масштабирования, имеющего коэффициент масштабирования по этому входу, равный 1. Точность преобразования вход-. ного сигнала в этом случае будет опре) деляться в основном точностью блока 4 извлечения квадратного корня, так как в этом случае погрешность блока мас2О штабирования 11 может бЫть не более

0,1%. Если величина входного сигнала меньше 1% номинального значения, то, величина усиленного axogHoi. сигнала будет меньше - величины опорного сигнала, и компаратор 1 2 формирует сигналы(за,пирающие ключи 3, 10 и открывающие ,:ипочи 2, 9. Усиленный входной сигнал через открытый первый ключ 2 поступа;ет на вход базового элемента. При этом

3О входные сигналы, величина которых боль ( ше — % номинального. значения (K - коэффициент усиления линейного усилителя 1 ) преобразуется также на участке характьристики блока 4 извлечения квадратного

35 о корня; имеющем погрешность не более (0,5%. Выходной сигнал. блока 4 в этом случае поступает через третий ключ 9 на первый вход блока 11 масштабирования, коэффициент преобразования которого по этому иходу равен . При К

«1

К равном, например, 100 устройство преобразует с нормированной погрешностью входные сигналы в диапазоне от 0,01 до

100% номинального значения, что соот45, ветствует диапазону изменения выходного сигнала. функционального преобразователя, равному от 1 до 100%. (Погрешность функционального преобразователя,„при этом равна пюО,<О „аО 1„40>> >

<е

59wp(01 О 4Ц „„< 9(RUg ) И

Н где f (f ((р Я - погрешности блока -, Ogь „1 U ц(М номинальное и дейизвлечения квадрат- 55 " ствительное эначеного корня, блока ния выходного сигна ла. масштабирования и Таким образом, предложенный фу3щциолинейного усилителяц, нальный преобразователь позволяет зна5 9227 чительно расширить диапазон преобразования и уменьшить погрешность преобразования в начале диапазона.

Изменяя тип вспомогательного. блока, значение коэффициента усиления линейно 5 го усилителя и коэффициенты масштаби рования, можно использовать устройство для воспроизведения произвольных степенных функций.

Испытание и опытная эксплуатация устройства, мжолненного на серийно выпускаемых элементах, показали, что он обеспечивает достаточно высокую точность преобразования для функции вида

3х (погрешность в диапазоне от 0,,01% 15 до 1,0% номинального значения входного сигнала не более 0,12% и не более 0,8% в диапазоне от 1,0% до 100%), причем высокое быстродействие схемы сравнения и ключей, выполненных на микросхемах 20 серии 153 и 190, последовательно вкпю= ченных с блоком масштабирования, имею» щего меньшее быстродействие, позвсижет полностью устранить выбросы на выходе, связанные с переключением кшочей. ?S

Формула изобретения

Устройство для извлечения квадратно- щ го корня, содержащее блок извлечения квадратного корня, состоящий из выходного операционного усилителя, суммирующая точка которого соединена с входом блока извлечения квадратного корня через пер- З

87 6 иый масштабный резистор и с выходом через паралллельно включенные второй масштабный резистор и шунтируияпие цепочки из последовательно включенных стабилитрона и резистора, о т л и ч а юm е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона преобразования, в него введены линейный усилитель, четыре ключа, блок масштабирования, комцаратор и источник опорного сигнала, причем вход блока извлечения квадратного корня связан через первый ключ с выходом линейного усилителя и через второй ключ - с.его входом, являющимся входом устройства, выход блока извлечения квадратного корня через третий и четвертый ключи см(зан соответственно с первым и вторым входами блока масштабирования, выход которого, является -выходом устройства,,выход линейного усилителя. соединен с первым входом комцаратора, второй вход которого соединен с источником опорного сигнала, а первый и второй выходы -. соответственно с управляющими входами пер- вого, третьего и второго, четвертого ключей.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Марше Ж. Операционные усилители и их применение. М., "Энергия, 1974, с. 157-158.

2. Авторское свидетельство СССР

go 386405 кл. Q 06 G 7/26, 1973 (прототип) . Э22787

Составитель M. Петренко

Редактор О. Поповка Техред Ж.Кастелееич Корректор С. Ийкмар

3дка< 2,"» R4/6F> Тираж 7З2 Подписное

Bt-tlat П1И Г<1сударствеиного комитета СССР по делам идобретений и открытий < 1;<Г 35, Мо< ква, Ж-35, 1 -<ушская иаб., д. 4/< t »: