Квадратичный преобразователь

Квадратичный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Э Ф

В. В. Иванютин

1 з

Куйбышевский электротехнический институт»цуяо (72) Автор изобретен ия (7! ) Заявитель (54) КВАДРАТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобрегение относится к аналоговой вычислительной технике и может ать. использовано в различных измерительных и моделирующих усгройствах.

Известны квадраторы, содержа иие полевые транзисторы, источники напвяжрния смещения и нагрузку 513 °

Недостатками таких квадратов являю ся невозможность преобразования двухполярных сигналов, сравнительно невысо- а кая точность и узкий частотный диапазон.

Наиболее близким к предлагаемому является квадратор, содержащий полевой т транзистор, к затвору которого подклю,чен источник напряжения смещения (2g

Недостатками данного квадрата являются ограниченный частотный диапазон, сравнительно невысокая точность Воспро- 20 изведения квадратичной фунюши преобразования и невозможность преобразования двухполярных сигналов с нулевым средним значением.

Иель изобретения - расширение функциональных свойств путем преобразования двухполярных сигналов с мицаевым средним значением.

Поставленная цель достигается тем, что квадратичный преобразователь, содер- жащий полевой транзистор, к aersopy которого подсоединен первый вывод источника напряжения смещения, второй вы- вод которого и первый входнвй вывод преобразователя соединены.с шиной syneвого потенциала, содержит кмчпенсирукьщий термореэистор, корректируккпий конденсатор, масштабный резистор и фильтр ниэкшс часто г, выходные выводы которого являются выходом преобразователя, входные выводы подключены соответственно к стоку полевого. транзистора, корреитирующий конденсатор включен между вторым входным выводом преобразователя и стоком полевого транзистора, царап» лельно корректирующему конденсатору включена цепочка из соединенных после»

3 98956 довательно компенсируюшего терморезистора и масштабного резистора.

На чертеже приведена схема преобразователя.

Преобразователь содержит полевой

;транзистор 1, к затвору которого подсоединен источник напряжения смещения 2, а к стоку подключен масштабный резистор 3, фильтр 4 низких частот, выход которого является выходом преобразовате- о ля, а вход подключен параллельно каналу полевого транзистора между его стоком и подсоединенным к шине нулевого потенциала истоком, компенсируюший терморезистор 5 и корректируюший кон- 15 денсатор 6, включенный между вторым входным выводом 7 преобразователя и стоком полевого транзистора параллель:но компенсируюшему терморезистору и

:масштабному резистору, которые соедине- >О ны последовательно, и первый входной вывод 8 преобразователя.

Преобразователь работает следуюшим образом.

Входное напряжение 0 > преобразователя вызывает протекание тока

= через входную цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора 3, терморезистора 5 и цепи исток-сток полевого транзистора 1; сопротивление кото- о рой с помошью источника смешения 2 устанавливается в пределах десятков-сотен ом. Часть входного напряжения, приложенного между истоком и стоком, вызывает приращения сопротивления канала, 35 пропорциональные величине тока обусловленные действием переменных напряжений затвор-канал, которые изменяются вдоль канала m нуля до напряжения исток-сток и пропорциональны величийе тока i<> Знак прирашений сопротивпения канала определяется полярностью тока is . В результате этого напряжение между истоком и стоком полевого транзистора 1 содержит составляюшую, 15 пропорциональную квадрату входного тока преобразователя. Применение терморезистора 5 обеспечивает улучшение температурной стабильности функции преобразования в результате изменения входного

50 сопротивления преобразователя пропорционально изменению сопротивления истоксток и коэффициента управления полевого транзистора 1 при изменении температуры. Коррекция частотной характеристики

55 преобразователя достигается уменьшением с ростом частоты сигнала сопротивления корректируюшего конденсатора 6, которое приводит к увеличению тока в пепи исток2 4 сток.. Фильтр 4 низких частот, имеквпий для устранения шунтирования полевого транзистора входное сопротивление в 10 и более рвз превышающее сопротивление цепи исток-сток, обеспечивает усреднение напряжения, пропорционального квадрату тока, и подавление напряжения, пропорционального входному сигналу.

Принцип работы квадратичного преобразователя состоит s следуюшем.

Сопротивление исток-сток полевого транзистора р- и переходом складывается из суммы сопротивлений отдельных участков канала, расположенных между выводами истока и стока. Величина проводимости каждого участка канала при малых .напряжениях исток-сток описывает

cs известным соотношением где x — отношение суммы напряжения о и, приложенного к р-и переходу транзистора на данном участке канала с длиной .аС и контактной разности потенциалов 9, к сумме напряжения перекрытия О, и контактной разности потенциалов;

- постоянный коэффициент, имеюший размерность проводимости.

Сопротивление д R< каждого участка канала при малых по отношению,к сумме 0 и 4 „значениях переменной составляюшей Оп напряжения О,= О + О с достаточной точностью может быть аппроксимироввно выражением

ЬР =(R d.u„ д0, где R - сопротивление участка канала единичной длины при U ä = 0, завися° vice от величины напряжения смешения транзистооа Ug, of (Р ) — коэффициент управления о "и- полевого транзистора, также зависящий .от напряжения смещения.

Если через канал полевого транзистора протекает ток 1, то сопротивление любого участка канала при фиксированном значении напряжения смешения 0 определяется только напряжением о под которым этот участок находится по отношению к шине нулевого потенциала.

Это напряжение представляет собой сумму напряжений других участков канала, расположенных между истоком и рассматриваемым участком, и вызвано протеканием через канал тока 1 . Величина напряжения V> для случаев, когда

R >) d Оп, соответствуюших работе

В квадратичном преобразователе ток .,р1 „ -, пртекаюший через канал полевого транзистора, практически линейно связан с входным напряжением щ<, поскольку он определяется выражением

Овх

ВХ

"ис+ Rp т

5 ОМ 6 ,полевого транзистора с малым запираю- где Ыо — низкочастотное значение; щим напряжением смешения, определяет» — частота синусоидвльного нвпряся выражением 0 жения; — постоянная времени, определяе5 мвя инерционностью процесса о установления сопротивления канала при где д — расстояние от истока до участ,изменении напряжения нв р-п -переходе, ка канала с длиной ЙВ. При этом о»ро определяемая технологией изготовления тивление элементарного участка канала транзистора. е Компенсация частотной зависимости коэффициента oL в рвссматириваемом Квад ратичном преобразователе достигается выбором величины емкости С„корректируюв сопРотивление всего канала меЖ У кон- щего конденсатора 6 в соответствии с тактами истока и

2

L с ы 1

Is

Р = Ldp. =R4+d, — 1 ис к К1

Р +я

Р Т

Наилучшая частотная характеристика где Ь вЂ” длина канала. 20 при выполнении этого условия реализуетНапряжение исток-сток полевого транзис- ся для случаев, когда Рр+ R ътй„с. т тора Относительные температурные измене2 ния сопротивления термореэистора 5 gone2

Ис иС К К е ны быть приблизительно равны относитель25 ным температурным изменениям сопротивления исток-сток полевого транзистора

1.

Предлагаемый квадратичный преобразователь может быть использован при

30 двухполярных входных сигналах, посколь» ку напряжение смещения полевого транзистора не должно выбираться равным, напряжению отсечки Оо и может иэменЯтьсЯ от О до:0,5 Оо. Схема преобРаrge RT conpmaaneme терморе ора зователя очень проста, в его настройка

Я вЂ” сопротивление резистора. заключается в подборе термореэиствра

ПриРащения R>с, пРопоРциональнаае и напряжения смешения, обеспечиваюшевеличине тока 1ВХ, обычно составляют го нужную величину коэффициента прео доли процента от полного сопротивления

ЬЫХ / I3% цепи и ими можно пренебречь. в Такой. кввдратор при использовании в

В свЯзи с изложенным напРЯжение в нем невысокочастотных палевых тран: исцепй исток-сток содержит составлЯющУю, торов с током стока при нулевом с1еще- . пРопоРциональнУю квадрвтУ входного нвп- нии порядка 5 МА м ж б ь исп льз

РЯжениЯ, и cocrBBJIBKBljlo ïponopíèoíàëü Ван В диапазоне частот до 30-5О м1 ц ную входному напряжению. Последняя и и относительной частотной погреши алах с н евым с дним пРи ВХоДных сиги "Ул Ре сти преобразования не превьппающей 1% значением подавляется фильтром низкж и температурной погрешности, не превычастот, ВыпОлнЯющим опеРацию УСРедне шв ей О 1() уК ния составляющей, пропорциональной квадрату входного напряжения.

Частотная зависимость коэффициента Ф о р м у л а и з о б р е е и. и я

Я управления полевых транзисторов с P-IIпереходом, как показали специально Квадратичный преобразователь, содер-. выполненные измерения, определяетс" жаший полевой транзистор, K затвору для синусоидального напряжения ив .которого подсоединен первый вывод испереходе соотношением точника напряжения смешения, второй вы:.вод которого и первый входной вывод о преобразователя соединены с шиной ну +) 2ll f левого потенциала, о т л и ч а ю щ и й7 080862 8 с я. тем, что, с целью расширения функ- разователя и стоком полевого транзисто"циональных свойств путем преобразова- ра, параллельно корректирующему конденния двухполярных сигналов с нулевым сатору включена цепочка из соединеннык средним значением, он содержит компен- последовательно компенсируюшего термосирукипий терморезистор, коррекгирую % резистора и масштабного резистора. ший конденсатор масштабный резистор Источники информации, и фильтр нивкик частот, выходные выво- принятые во внимание при экспертизе ды которого являкпся выходом преобра- 1. Авторское свидетельство СССР зователя, входные выводы подключены ¹ 437092, кл. Q 06 Q 7/20, 1973. соответственно к стоку полевого транзисто >0 2. Авторское свидетельство СССР ра, корректирую ций конденсатор включен ¹ 313277, кл. Н 03 9 1/14, 1969 между вторым входным вывсяом преоб (прототип) .

Составитель P. Бабаян

Редактор М. Петрова Техред,E.Õàðèòîí÷èê Корректор И. Шулла

3акаэ 11132/69 Тираж 704 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