Квадратор

Квадратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскими

Социалистическими

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 26.06. 8l (21) 3306635/18-24 (51) М. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 06 G 7/20

Государственный комитет

СССР но делам иэобретений и открытий (53) УДК 6 81. 3 3 5 (088.8) Опубликовано 3(ll д 82 Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 30. ll.82 (72) Авторы изобретения

С.У.Климович и Ю.П.Сурков (71) Заявитель (54) КВАДРАТОР

Изобретение относится к измерительной и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для возведения в квадрат мгновенных значений электрических сигналов, а также для квадратичного детектирования.

Известен квадратор, содержащий парафаэный усилитель, выходы которого через разделительные конденсаторы соединены с базами двух транзисторов, коллекторы которых объединены между собой и через общий резистор подключены к полюсу источника питаний, а н эмиттеры транзисторов включены цепочки последовательно соединенных диодов (1 ).

Недостатком такого кнадратора янляется значительное число элементов и суженный динамический диапазон.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является квадратор, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен с шиной источника питания и первым выводом первого токозадающего резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом разделительного конденсатора и базой первого транзистора, эмиттер первого транзистора соединен с первыми ныводами первого и второго масштабных резисторов, вторые выводы которых соединены соответственно с коллектором второго транзистора, являющимся выходом кнадратора и базой второго транзистора, соединенной с базой и коллектором третьего транзистора, эмиттер которого соединен с шиной нулевого потенциала через третий масштабный резистор, а эмиттер второго транзистора непосредственно соединен с шиной нулевого потенциала (2 j.

Недостаток известного устройства использование фазоиннерсного каскада, что сужает динамический диапазон преобразуемых сигналов. Кроме того, на базу квадрирующего транзистора в нем подается напряжение удвоенной частоты, поэтому паразитная емкость база-коллектор значительно уменьшает частотный диапазон преобразуемых сигналов.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в кнадратор, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен с шиной источника питания и

978163 первым выводомпервого токоэадающего резистора, второй вывод которого сое динен с первым выводом разделительного конденсатора и базой первого транзистора, эмиттер первого транзистора соединен с первыми выводами 3 первого и второго масштабных резисторов, вторые выводы которых соединены соответственно с коллектором второго транзистора, являющимся вы- ходом квадратора и базой второго 10 транзистора, соединенной с базой и коллектором третьего транзистора, эмиттер которого соединен с шиной нулевого потенциала через третий масшабный резистор, а эмиттер второ- Я го транзистора соединен непосредственно с шиной нулевого потенциала, введены четвертый транзистор и второй токозадающий резистор, причем коллектор и база четвертого транзистора соединены с первым выводом разделительного конденсатора, второй вывод которого является входом устройства, а эмиттер четвертого транзистора соединен с первым выводом второго токоэадающего резистора, .второй вывод

25 этого резистора соединен с шиной нултевого потенциала, На чертеже приведена блок-схема квадратора.

Квадратор содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 транзисторы, первый 5, второй 6 и третий 7 масштабные резисторы, первый 8 и второй 9 токозадающие резисторы и 35 разделительный конденсатор 10 °

Устройство работает следующим образом.

Транзистор 1 представляет собой 4р эмиттерный повторитель, режим которого по постоянному току задается делителем напряжения иэ последовательно соединенных первого токозадающего резистора 8, четвертого тран-4> эистора 4 и второго токозадающего резистора 9. Входное переменное напряжение через разделительный конденсатор 10 поступает на базу первого транзистора 1. Это напряжение с коэффициентом передачи близким к единице поступает на эмиттер транзистора 1. Через масштабные резисторы 5 и б это напряжение одновре° менно подается на коллектор и базу второго транзистора 2, рабочая точка которого определяется делителем из второго масштабного резистора 6, третьего транзистора 3 и третьего масштабного резистора 7. На коллекторе второго транзистора 2 возникает 60 переменное напряжение удвоенной частоты, амплитуда которого пропорциональна квадрату амплитуды входного напряжения, поступающего на вход квадратора. При этом выполняется опе- 65 рация (если входной сигнал синусоидальный)

Aainx W A sin õ А -А сов 2х

2 Действительно, ток коллектора транзистора s рабочей точке определяется выражением

gus„ т кТ ко=3 е

1 где

К - постоянная Больцмана;

T - температура транзистора

06 - напряженке смещения базаэмиттер;

I — ток насыщения коллектора

m — константа, близкая к единице.

Приращение коллекторного тока при увеличении напряжения база-эмиттер равно

<(, 0 +К к (}, U хО где k — тангенс угла наклона прямой измерения напряжения баэаэмиттер, Используя разложение функции е" в ряд Тейлора и ограничившись тремя членами разложения, получаем

1Кр()< х + х )

Приращение напряжения на коллекторе транзистора при одновременном линейном изменении напряжения питания и тока базы равно аик=кх-43кйк-Кх- К Зю р„„

)< коих

X где k — тангенс угла наклона прямой линейного изменения напрях<ения питания;

Вк — сопротивление коллекторной нагрузки.

При равенстве членов kx u

k Iqo.Rkx приращение напряжения на

I коллекторе пропорционально квадрату изменения напрях<ения питания. При изменении напряжения питания от нуля напряжение на коллекторе транзистора 2 растет, достигает максимума, затем уменьшается до напряжения насышения транзистора. Точка максимума соответствует равенству членов

kx и k 1х4 Исх. Изменяя коэффициент передачи транзистора 2 путем изменения тока базы с помощью резистора 7, устанавливаются максимум напрях<ения на коллекторе транзистора 2 при постоянном напрях<ении на эмиттере транзистора 1 и отсутствии преобраэуемого переменного напряжения. При поступлении входного сигнала напряжение на коллекторе транзистора 2 уменьшается от точки максимума по квадратичному закону как при положительной, так и при отрицательной полуволне преобразуемого напряжения.

978163

Данный квадратор позволяет строить измерительные устройства для измерения напряжений произвольной формы с большим коэффициентом пика. 45

Большая протяженность квадратичной характеристики особенно важна при построении приборов, работающих в автоматическом режиме.

Устройство может успешно исполь- 50 зоваться для контроля загрузки групповых и линейного трактов аппаратуры связи, занимающих спектр частот до

18 мГц, а также в радиопередатчиках, 55

Транзисторы 3 и 4 используются для термостабилизации режима устройства по постоянному току.

Технико-экономический эффект заключается в расширении динамического диапазона преобразуемых сиг5 налов благодаря исключению фазоинверсного каскада. При этом одновременно достигнуто упрощение устройства. Кроме того, на базу квадрирующего транзистора 2 подается сиг- 30 нал, частота которого совпадает с частотой входного сигнала. При этом полоса частот преобразуемых сигналов расширяется из-за уменьшения паразитной емкости перехода коллек- 15 тор-база транзистора 2.

Термокомпенсация режима устройства по настоящему току, достигнутая эа счет введения транзистора 4, позволяет применить для эмиттерного повторителя и квадрирующего узла интегральные пары идентичных транзисторов, которые в рабочем состоянии находятся в одинаковом температурном режиме. 25

Для квадратичного детектирования достаточно включить конденсатор параллельно выходу квадратора. При этом уменьшение постоянной составляющей на выходе пропорционально квадрату увеличения напряжения сигнала на входе, При квадратичном детектировании расширяется динамический диапазон работы устройства, так как средний квадрат напряжения всегда меньше амплитудного значения. В этом случае иэ разложения

2 2 А -А 2.соз2х

A sin x =

2 выделяется постоянная составляющая р 40

2 работающих на четных гармониках частоты задающего генератора при переходе с поддиапаэона на поддиапазон, а:о дает возможность обеспечить выигрыш в выходной мощности передатчика, особенно на верхних поддиапазонах, где при известных способах умножения частот путем выделения высших гармоник процентное содержание этих гармоник очень мало.

Формула изобретения

Квадратор, содержащий первый транзистор, коллектор которого соединен с шиной источника питания и первым выводом первого токозадающего резис- . тора, второй вывод которого соединен с первым выводом разделительного конденсатора и базой первого транзистора, эмиттер первого транзистора соединен с первыми выводами первого и второго масштабных резисторов, вторые выводы которых соединены соответственно с коллектором второго транзистора, являющимся выходом квадратора и базой второго транзистора, соединенной с базой и коллектором третьего транзистора, эмиттер которого соединен с шиной нулевого потенциала через третий масштабный резистор, а змиттер второго транзистора соединен непосредственно с шиной нулевого потенциала, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона и упрощения устройства, в него введены четвертый транзистор и второй токозадающий резистор, причем коллектор и база четвертого транзистора соединены с первым выводом разделительного конденсатора, второй вывод которого является входом устройства, а эмиттер четвертого транзистора соединен с первым выводом второго токоэадающего резистора,. второй вывод этого резистора соединен с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

М 444205, кл. G 06 G 7/20, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 736126, кл. G 06 G 7/20, 1978 (прототип) .

978163

Составитель IO.Ïåòðåíêî, Редактор И.Ковальчук Техред С.Мигунова Корректор Н.Король

Заказ 9220/65 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4