Квадратор

Квадратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ:СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик рв983720 (61) Дополнительное к авт., свид-ву (22) Заявлено 27. 07. 81 (21) 3320288/18-24 (34) М. Кл.з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G Об G 7/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений. и открытий (53) УДК б81, 335 (088.8) Опубликовано 23.12.82. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 23. 12. 82 (72) Авторы изобретения

Г.С.Терехов и В.A.ßíêoâè÷ (71} Заявитель (54 ) КВАДРАТОР

Изобретение относится к измерительнойй и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в электронных и цифровых вольтметрах среднеквадратического значения переменного напряжения, а также в моделирующих устройствах и вычислительных машинах.

Известен квадратор, построенный по мостовой схеме, содержащий два полевых транзистора, источник смещения и делители входного напряжения и напряжения смещения на восьми масштабных резисторах. Данный квадратор имеет высокую точность и широкий динамический диапазон f1 j.

Однако s нем содержится большое число. подобных элементов, что затрудняет настройку устройства, и, кроме того, он имеет малый коэффициент передачи.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является квадратор, содержащий полевой транзистор, делитель входного напряжения, источник опорного напряжения и сумматор, который может быть выполнен на операционном усилителе (2 3.

Известный квадратор имеет узкий динамический диапазон, ограниченный существенной нелинейностью зависимости проводимости канала полевого транзистора от напряжения. между зат5 вором и истоком при напряжениях затвор-исток, близких к напряжению отсечки, т.е. в области малых входных напряжений, не позволяет осуществить квадрирование сигнала с изменяющейся полярностью и, кроме того, нестабильность источника опорного напряжения приводит к большой погрешности при возведении в квадрат малых входных напряжений.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона работы устройства и повьваение точности квадрирования.

Поставленная цель достигается тем, что в квадратор, содержащий квадрирующий полевой транзистор, сток которого подключен к входу квадратора, и суммирующий операционный усилитель, введены инвертнрующий операционный -усилитель и масштабный

25 резистор, причем вход инвертирующего операционного усилителя соединен с входом квадратора и затвором квадрирующего полевого транзистора, исток которого подключен к входу суммирую30 щего операционного усилителя и

Для увеличения температурной ста бнльности квадратора масштабный резистор 4 может быть заменен сопротивлением канала полевого транзистора, имеющего параметры, близкие к параметрам полевого транзистора 1.

Таким образом, введение в схему инвертирующего операционного усилителя 2 и масштабного резистора 4 обеспечило квадрирование входного сигнала беэ.источника опорного напряжения, что позволило исключить погрешность, вызванную,нестабильностью последнего, тем самым повысив точность, и расширить диапазон входных напряжений более чем в 8 раз эа счет того, что начальное напряжение затвор-исток полевого транзистора, соответвующее нулевому вхрдиому сигналу квадратора, равно не напряжению отсечки, как в известном устройстве, а нулю.

При этом обеспечивается воэможность квадрирования напряжений значительно меньших, чем у известного устройства (10-15 мВ вместо 100150 мВ), так как при напряжениях затвор-исток, близких к нулю, величина проводимости канала полевого транзистора от напряжения между затвором и истоком имеет линейную зависимость, а при напряжениях, близких к напряжению отсечки, эта зависимость существенно нелинейна.

Кроме того, при возведении в квадрат сигнала с изменяющейся поляр :ностью не требуется формирователь мо дуля, который необходим при работе известному устройству.

Формула изобретения .

Квадратор, содержащий квадрирующий полевой транзистор, сток которого подключен к входу квадратора, и суммирующий операционный усилитель, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона работы устройства и повышения точности квадрирования, в него введены инвертирующий операционный усилитель и масштабный резистор, причем вход инвертирующего операционного усилителя соединен с входом квадратора и затвором квадрирующегс. полевого транзистора, исток которого подключен к входу суммирующего операционного усилителя и через масштабный резистор — к выходу инвертирующего операционного усилителя, а выходом квадратора является выход от суммирующего операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 635498, кл. G G 7/20, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 437092, кл. G 06 G 7/20, 1974 (прототип).

65 з 983720

/ через масштабный резистор — к выходу инвертирующего операционного усилителя, а выходом квадратора является выход суммирующего: операционного усилителя.

На чертеже представлена блок-схе- 5 ма квадратора. ,Квадратор .содержит квадрирующий полевой транзистор 1, инвертирующий операционный усилитель 2, суммирую щий операционный усилитель 3, масш- )О табный резистор 4.

Квадратор работает следующим образом.

Поскольку ток через масштабный .резистор 4 противоположен по направ- 5 лению току через канал полевого тран-. зистора 1, ток через резистор в це", пи обратной связи суммирующего операционного усилителя, равный сум укаэанных токов определяется Вы» 2() ражением, к () "sx()йр I U) к() И) 6 (): (" 41 где Gp - проводимость .полево-: го транзистора при напря- 25 женин затвор-исток, равном

О, 0з„ - напряжение затвор-исток, равное входному напряжению U „ (t ) для любого мо- 30 мента времени;;

Up- напряжение отсечки полевого транзистора; к — коэффициент передачи инвертирующего операционного усилителя 2, равнйй отношению проводимостей его резисторов.

Преобразуя (1), получим

Vbx(t)

40 (Ц=U (t) ß - Gp-ÂÎe, (Ц.6, . (2)

c "о

Подбором величины К или 64 можно добиться выполнения равенства

45 Тогда иэ уравнения (2 ) следует, что 0 (c) (+)= G . (4)

Rpp 0„0

Для выходного .напряжения имеем

iR (4)

"вих()= Q рс где G - проводимость резистора обратной связи суммирующего операционного усилителя " 55

Подставляя значение 1р (t) из уравнения (4 ) в уравнение 5, для выходного напряжения окончательно получим И (4) вх

"ыкМ= ц z (e 60 о

Таким образом, выходное напряже-. ние пропорционально квадрату входного

Полярность выходного напряжения определяется типом проводимости канала полевого транзистора.

Редактор А. Шишкина Техред Л.Пекарь Корректор О. Билак

Заказ 9927/59

Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4