Устройство для возведения в целую положительную степень отношения электрических сигналов

(11) 5554 О 8 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное 22) Заявлено 20.05.7 авт. свид-ву -21) 2136060/24 М. Кл.а 60667/2 исоединением веявкивсударстввиивЯ иомитеСвввта Министров СССРво делам иэооретвнийи отирытиЯ риоритет -(46) Дата опубликова ия описания 01.06.7 72) Авторы изобретен А, Тевэадзе хеидэе, Е. И, Рабинович и А, А. Матитап 71) Заявите(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ЦЕЛУЮ ПОЛОЖИТЕЛЬНУ СТЕПЕНЬ ОТНОШЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ решением к возведения в Наиболее близким техни зобретению является устрой елую положительную степен еских сигналов, содержаще яемой проводимостью, кажд ческ ств отношения электри. элементы с управ. из которых вклю рез м апа зоне 1Изобретение относится к аналоговой вычистти. тельной и измерительной технике и предназначено для преобразования сверхнизких уровней входных напряжений 0, 0 у, 0 в 1 инфранизкочастотном диапазоне в выходное напряжение вида 50 вых 0 х (0 у/07)Известны устройства для возведения в целую положительную степень отношения электрических сигналов.Одно из известных устройств использует диф ференциальные (мостовые схемы) для возведения в степень напряжения. Дифференциальные мостовые схемы образованы обмотками двух электромагнитов с помещенными в их зазорах датчиками Холла и усилителем постоянного тока, причем 15 обмотка возбуждения первого электромагнита под ключена к выходу первой дифференциальной мостовой схемы, каждьгй тактовый вывод датчика Холла, помещенного в зазоре электромагнита, подключен к выходу усилителя постоянного тока той 20 же дифференциальной мостовой схемы, токовому выводу датчика Холла предыдущей дифферен циальной мостовой схемы, помещенного в зазоре первого электромагнита, и к выходам устройства. Этому устройству свойственны ограниченные точ яб лостные возможности в области сверхнизких уров. ней входных сигналов в инфранизкочастотном спектре, так как мостовые схемы на датчиках Холла ограничены по чувствительности, Кроме того, датчики Холла недостаточно надежны, они потребляют большую мощность, их параметры чув. ствительны к температуре окружающей среды и вибрации. При обработке сверхнизких уровней входных сигналов необходимо предварительное усиление, из-за чего точность выполнения операции существенно падает и устройство конструктивно усложняется. лечо соответствующего резистивного мост ник опорного напряжения, соединенный ч сштабный резистор с одним иэ входов дифциального усилителя постоянного тока. Целью .изобретения является увеличение точ.сти работы в инфранизкочастотном диодных сигналов и увеличение надежности работыройства, 555408Достигается зто тем, что в устройстве для возведения в целую положительную степень отно- шения электрических сигналов элементы с управ. ляемой проводимостью выполнены в виде злектрохимических ячеек, управляющие электроды которых подключены к выходу дифференциального усилителя постоянного тока, входы которого соединены с выводами первой диагонали первого резистивного моста, вторая диагональ которого одним выводом соединена с первым входом устройства, а другим - связана с соответствующимвыводам второи диагонали второго резистивного моста, подключеннои другим выводом к второму входу устройства, выводы первой диагонали каждого чет. кого резистивного моста связаны с выводами соот.ветствую 5 цей диагонали последующего нечетногорезистивнОГО моста и с Од 5 иьп 5 выходами устройства, а выводы второй диагонали каждого нечетного резистивного моста. начиная с третьего, связаны с выводами соответствующейдиагонали последующе ГО четкОГО резистивнОГО моста и с друГими вь 5 хода.",5 и устройства, причем выводы второй 5 н 5 агоцалц пос:юдцсго нсчетного резистивного моста подк 5 почены к дополните 55 ьным выходам уст- РОЙГТВЗ11 а чертеже представлена принципиальная схемаустройств. Она содержит дифференциальный уси литець постояннОГО сока 1, элементы с управ. ляемой провоцимостью 2-6, выполненные в виде электрохи 5 нчсских ячеек, которые включень 5 ООтнстстяу;ян 55 с 15 езистивные мосты, выполненные ца рсзпсторах 7-21, масштабный резистор 22, источ. нцк ОнорцОГО 5 санряже 5555 Я 23, первый и второй ьхоны (клеммы) 24, 25 устройства, выходы 26-31 ус,рой с 55;а и дополнительные выходы устрой.Устропстно работает следующим образом. При по,включении входных сверх 5 п 5 зких уровней напряжений О, Оу на клеммы 24, 25, соотве 5 ственно, на в ыхогсах к Остов образуются напряжения О - ОМ 5 Мна выходе первой мостовой схемы О=К Йэ. Охна выходах 26 и 27 Ом = К ЬВ экОуца выхоцах 28 и 29 Омз = КзВОма (1)/3эк,м 2на онходах -0 и 3О м 4 = чВ эк Омь5на ля:,ходах 32 н 33 О мг = К 5 ЬВ эха Ом 51 дс Й,3 ЙЬ;"Вэбб - изменения значе.ний сопротивле.ний зтюментов суправляемой проводимостью, т.е,ЗЛЕКТРОХИМИЧЕСких я еек 2-. б;К К , К, - конструктивныепостоянные резисТИВЦЫХ МОСТОВ.Учнтывзя встречное включен 55 е источника опор. ного цапО.ъ 1 цн 1 я О 23 с выходным нанр 55 жением перього рсзистивного моста О 5 и принимая во внимание наличие глубокой электрохимической обратной связи, образованной за счет подключения выхода дифференциального усилителя постоянного тока 1 к управляемым электродам электрохимичес кой ячейки 2 при достаточно большем коэффициен- те усиления, установится такое сопротивление электрохимической ячейки 2, что выполнится ус-. ловие О= О, и,следовательно, О,=К, ЬВэ, О(2)Предполагая одинаковые изменения значенийомических сопротивлений зле ктрохимическихячеек 3 - 5 при одинаковом токе управления цепиОбратной связи, т.е, предполагая ЬВ = ЬВэх 2 эха== ЬВ к, -- ЬВ, что реализуется с высокойточностью в электрохимических ячейках для выходиых напряжений мостов, решая совместно выра.жения (1) и (2) получим(К/ )О(11/О),Ом,=(К, К,7 К,)О(и,гик);им,=(К, К, К,УК,)О,и,(их),О,: (КК, К, К,К,) О(и. Уи)"; Используя и+1 мостовых схем на выходах устройства,можно получить любое из значенийК,К,-К,т.е. устройство воспроизводит произведение масштабирующего напряжения Оу на целую степень дробной функции Оо/ОхИспользование мостовых схем с электрохимическими управляемыми ячейками выгодно отличает настоящее устройство от известных, так как устройство реагирует на сверхнизкие уровни входных сигналов в инфранизкочастотном спектре, Кроме того, повышается точность выполнения операций, существенно уменьшается мощность потребления энергии входного сигнала и, что не менее важно, предлагаемое устройство способно выдерживать большие вибрации и температурные перепады среды. Таким образом, устройство устраняет необхо.димость разработки высокочувствительных усилителей, реагирующих на сверхнизкие уровни вход.ных сигналов, необходимые для усиления каждого из входных сигналов до пороговой чувствительности.Экспериментальные исследования устройствапоказали, что погрешность выполнения операций при четырех выходных синусоидальных сигналах, амплитуда которых не превышала 0,01 В при частоте входных сигналов 1 = 0,01 Гц, не более 0,7 %, что превышает точность известных устройств в данном диапазоне,Формула изобретенияУстройство для возведения в целую положительную степень отношения электрических сигна.лов, содержащее элементы с унр,"вляемой проводи.555408 О Составитель Техред М Ю, Козл вникая Редактор Е. ектор С. 1 йек дпнсноестров СССР Тираж сударственного комитета Совета Ми ио делам изобретений и открытий 35, Москва, ЖРаушская наб.,д ктная,4 Филиал ППП "Патент жгород, ул, Прое мастью, каждый из которых включен в плечо соответствующего резистивного моста, и источник опорного напряжения, соединенный через масштаб. ный резистор с одним из входов дифференциально. го усилителя постоянного тока, о т л и ч а юще еся тем, что, с целью увеличения точности работы в инфраниэкочастотном диапазоне входных сигналов и увеличения надежности устройства, в нем элементы с управляемой проводимостью выполнены в виде электрохимических ячеек, управ. ляющие электроды которых подключены к выходу дифференциального усилителя постоянного тока, входы которого соединеныс выводами первой диего. нали первого резистивного моста, вторая диагональ ,которого одним выводом соединена с первым вхоакаэ 460/24цИЦИПИ Го цом устройства, а другим - связана с соответ. ствующим выводом второй диагонали второго резистивного моста, подключенной другим выводом к второму входу устройства, выводы первой диаго. налн каждого четного резистивного моста связаны с выводами соответствующей диагонали последующего нечетного реэистивного моста и с одними выходами устройства, а выводы второй диагонали каждого нечетного резистивного моста, начиная с третьего, связаны с выводами соответствующей диагонали последующего четного резистивного моста и с друтими выходами устройства, причем выводы второй диагонали последнего нечетного резистивного моста подключены к дополнительным выходам устройства,