Устройство для извлечения квадратного корня

ОП И САН ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик) М. Кл, б 06 ц 7/2 Государственный кпмите Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(53) 81,335(088.8) Авторыизобретения М. Д, Гафанович, В. У. Кизилов и Р, Кэргер арьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина(71) Заявитель 54) УСТРО Я ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЯ РАТНОГО Целью изобретения является обеспечение устойчивого значения нуля на выходе устройства, .повышение точности при малых значениях сигнала на входе и устранение положительной обратной связи при отрицательных значениях входного сигнала.Сущность изобретения состоит в том, что устройство дополнительно содержит два ключа, компаратор и фазоинвертор. Суммирующая точка операционного усилителя соединена со входами ключей, выход первого ключа соединен с выходом квадратора, а выход второго ключа через первый резистор подключен к выходу операционного усилителя, ко входу которого через второй резистор подключен источник входного сигнала, управляющий вход первого ключа через фазоинвертор и третий резистор подключен к выходу компаратора, к которому через четвертый резистор подключен управляющий вход второго ключа, а вход компаратора подсоединен через пятый резистор к источнику входного сигнала и через шестой резистор к источнику опорного напряжения,Схема пр на на чертеж Устройств тель 1, во квадратор 2бр длагаемого устроист Предлагаемое устройство относится к аналоговым функциональным измерительным преобразователям и может быть использовано в качестве элемента аналоговых вычислительных систем и в качестве вторичного пре образователя при измерении расхода жидкостей и газов через перепад давления на сужающем устройстве.Известны устройства для извлечения квадратного корня, содержащие операционный 10 усилитель, выход которого соединен со входом квадратора, резисторы, источник входного сигнала и источник опорного напряжения,Однако все устройства с квадратором в цепи обратной связи операционного усилителя име ют значительные погрешности при малых значениях сигнала, так как обратная связь при малых сигналах практически отсутствует. В результате положение нуля неустойчиво, что ограничивает рабочий диапазон таких 20 устройств, При отрицательной полярности входного сигнала обратная связь через квадратор становится положительной. Для устранения этого явления в цепи обратной связи включают вместо квадраторов устройства с 25 функцией преобразования (ядпХ) (Х), выполняемые либо на варисторах (НПС), которые имеют низкие метрологические свойства, либо по методу кусочно-линейной аппроксимации, что не технологично, 30 содержит операционныи усил атной связи которого включе компаратор 3, ключи 4, 5 на п(4) 3левых триодах, резисторы 6 - 13, диод 14 и транзистор 15.Квадратор 2 подключен к суммирующей точке усилителя 1 через ключ 4. Другая цепь обратной связи усилителя 1 состоит из резистора 6 и ключа 5.На вход усилителя 1 через резистор 7 подается входной сигнал, который через резистор 9 подается также на выход компаратора 3. На вход компаратора через резистор 10 подключен источник опорного напряжения У,п. Резистор 8 создает дополнительную положительную обратную связь. К выходу компаратора через резистор 11 подключен управляющий вход ключа 5, к которому также подключен предохраняющий диод 14. Управляющий вход ключа 4 подключен к выходу компаратора через инвертор на транзисторе 15. Резисторы 12 и 13 - токоограничивающие.При больших значениях сигнала на входе, когда ток через резистор 9 больше тока через резистор 10, определяемого У на выходе компаратора 3 имеется положительный относительно земли потенциал. Диод 14 и ключ 5 закрыты, а транзистор 15 и ключ 4 открыты. В цепи обратной связи делителя 1 включен квадратор 2 и, следовательно, на выходе делителя 1 имеется напряжение, связанное с напряжением на входе соотношением если ток на выходе квадратора 2 связан снапряжением на его входе соотношением21 в: Квых При уменьшении величины сигнала на входе усилителя 1 до некоторого значения, определяемого У,п, компаратор 3 переключается, транзистор 15 и ключ 4 закрываются, диод 14 и ключ 5 открываются. В этом случае связь напряжения на выходе устройства и входе определяется соотношением(2)7 На участке характеристики, соответствующем формуле (1), сильно сказывается смещение нуля Ь на входе усилителя 1. На участке, определяемом формулой (2), определяющей является погрешность из-за замены параболы прямой линией, Минимум результирующей погрешности по всей характеристике имеет место, если компаратор 3 переключается при относительном значении входного напряжения и составляет (8)д -- 50Ьвя,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4Погрешность, определяемая формулой (4), значительно меньше, чем при отсутствии переключения при том же значении Ьв. Но особенно важным следствием переключения является устойчивость нуля, что существенно даже в тех случаях, когда не требуется высокая точность при малых значениях входного сигнала. При отрицательных значениях входного сигнала ключ 4 закрыт, а ключ 5 открыт по-прежнему и обратная связь в усилителе 1 отрицательна.Очевидно, что, так как напряжения на входе и выходе устройства связаны однозначной зависимостью, можно переключение обратной связи усилителя 1 осуществлять при определенном значении напряжения на выходе, В этом случае резистор 9 подключается к выходу делителя 1, изменяются величина и полярность У,и изменяются местами выводы компаратора 3. Такое включение предпочтительнее, так как переключение обратной связи осуществляется при относительном значении входного напряжения, равном 4 Лф, что значительно меньше напряжения на выходе в этот момент, равного 2)/Лф. Кроме этого, как правило, номинальное значение напряжения на выходе выше, чем на входе.Устройство позволяет уменьшить погрешность при прежнем диапазоне изменения входного сигнала или при прежней погрешности расширить диапазон изменения входного сигнала. Последнее обстоятельство имеет важное значение для использования предлагаемого устройства при измерении расхода по методу переменного перепада давления. Предмет изобретения Устройство для извлечения квадратного корня, содержащее операционный усилитель, выход которого соединен со входом квадратора, резисторы, источник входного сигнала и источник опорного напряжения, о т л и ч а юще е ся тем, что, с целью увеличения точности при малых значениях входного сигнала, устройство дополнительно содержит два ключа, компаратор, фазоинвертор; суммирующая точка операционного усилителя соединена со входами ключей; выход первого ключа соединен с выходом квадратора, а выход второго через первый резистор - к выходу операционного усилителя, ко входу которого через второй резистор подключен источник входного сигнала; управляющий вход первого ключа через фазоинвертор и третий резистор подключен к выходу компаратора, к которому через четвертый резистор подключен управляющий вход второго ключа, а вход компаратора подсоединен через пятый резистор к источнику входного сигнала и через шестой резистор к источнику опорного напряжения.466517 Составитель В. Кизило орректор Л, Врахнин Редак ед Е. Подурущ техина Заказ 1608/1 ПодписиР апунова, 2 Типография,Изд.640 Тираж 679 ИПИ Государственного комитета Совета Министро по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5