Квадратор

пц 741282 Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. 6 06 С 7/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения С.В. Андреев и В.И. Губарь Киевский ордена Ленина политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) КВАДРАТОР Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в измрителях эффективного напряжения. 5По авт. св. 9 634302 известен квадратор, содержащий суммирующий операционный усилитель, выход которого является выходом квадратора, и диодных ограничителей, первый вход каждоО го из которых соединен с шиной входного напряжения квадратора, второй вход - с шиной напряжения смещеНия, а.выход каждого 1-го диодного ограничителя (1.=1,2п) соединен с соответствующим входом каждого последующего диодного ограничителя и с соответствующим входом суммирующего операционного усилителя, масштабирующий элемент, вход которого подключен 20 к шине входного напряжения.квадратора, а выход - к соответствующему входу суммирующего операционного усилителя.При пре;зовании переменного нанряжения таким квадратором на частотах выше 1 кГц возникает частотная погрешность, обусловленная тем, что на каждый, кроме первого, диодный ограничитель кроме входного напряжения 30 поступают напряжения с других диодных ограничителей, задержанные ими на разное время. Причем эта погрешность тем больше, чем больше количество диодных ограничителей, При малом их количестве увеличивается погрешность аппроксимации.Целью изобретения является повышение точности квадратора.Это достигается тем, что в квадратор введены второй суммирующий операционный усилитель и нелинейный эле- . мент, причем один вход второго суммирующего операционного усилителя подключен к входу квадратора, а остальные входы подключены к выходам соответствующих диодных ограничителей, выход второго суммирующего операционного усилителя соединен с входом нелинейного элемента, выход которого подключен к соответствующему входу первого суммирующего операционного усилителя.На фиг, 1 представлена схема квадратора; на фиг. 2 изображены диаграммы, поясняющие его работу. Квадратор содержит суммирующийоперационный усилитель 1, и диодныхограничителей 2.1,2.2, ,2.п, первыйвход каждого из которых соединен сшиной входного напряжения квадратора,второй вход - с шиной напряжения смещения, а выход каждого 1-го диодногоограничителя соединен с соответствующим входом каждого последующего диодного ограничителя и с соответствующим входом суммирующих операционныхусилителей 1 и 3, при этом один входсуммирующего операционного усилителя3 соединен с шиной входного напряжения, а его выход - с входом нелинейного элемента 4 (с приблизительноквадратичной характеристикой), выходкоторого соединен с соответствующимвходом суммирующего операционногоусилителя 1,Рассмотрим работу квадратора, когДа п=2 0 ввакс= 1 В. 0 сн - - 1 В,При этом коэффициенты передачи диодных ограничителей 2.1,2.2 и суммирующего операционного усйлителя 3 равны; 20% 1Ксма ф а 2 ф1 1К = 2;фъ 41 4и юК-- 254При нулевом входном напряжении0 а квадратора выходное напряжениеравно нулю, При изменении напря 1жения 0 от нуля до - В диодные ограа 4ничители закрыты напряжением 0поэтому напряжения 0 и 0 равйы нулю,напряжение 0 на выходе суммирующегооперационного усилителя 3 изменяетсялинейно (см. фиг. 2), а напряжение0 на выходе нелинейного элемента 4(с приблизительно квадратичной характеристикой) изменяется приблизительно по квадратичному закону до величи 1 40ны -- В. Выходное напряжение сум 16мирующего операционного усилителя 1повторяет напряжение 0.При 0 = - В открывается диодный1М45ограничитель 2.2 и при изменении 0 эот до - В напряжение 0 на его1 12 йвыходе изменяется линейно до - 4 В,оно. вычитается из напряжения 0 В на 50суммирующем операционном усилителе 3и приводит к линейному изменению на% 1пряжения 0 от - вВ до О. Соответс 16+ственно напряжение 0 на выходе линейного элемента 4 изменяется приблизительно по квадратичному закону от- В до О. Выходное напряжение О16диодного ограничителя 2.2, складываясь в суммирующем операционном силителе 1 с выходным напряжением 0нелинейного элемента, дает изменение1 1напРЯжениЯ 0 бь, от - до 4 В по пРиблизнтельно квадратичному закону. При10 = - В открывается диодный ограниВ 2читель 2,1, При 0 = 4 В закрывается диодный ограничитель 2.2. В результате (см. фиг. 2) получается кусочно- квадратичная аппроксимация квадратичной зависимости 0 , от 0 . В качестве нелинейного элемента можно использовать, например, нелинейные полупроводниковые сопротивления (варисторы) .Максимальная приведенная погрешность аппроксимации предлагаемого квадратора уменьшается по сравнению с погрешностью прототипа при одинаковом количестве диодных ограничите 1лей в - раз где д - приведенная46 фпогрешность неквадратичности функции преобразования нелинейного элемента 4, Например, при Ю: 5 уменьшение1 погрешности составляет4 н,0 - 5 раз, При одинаковой погрешности аппроксимации требуется, следовательно, меньшее количество диодных ограничителей, благодаря чему уменьшается частотная погрешность. Максимальная приведенйая погрешность предлагаемого квадраторадОУто есть погрешность неквадратичности Ю нелинейного элемента уменьшается в 2" раз.Был испытан макет квадратора по предложенной схеме с двумя диодными ограничителями. В качестве нелинейного элемента использовался квадратор с кусочно-линейной аппроксимацией с погрешностью д = 5. Результирующая приведенная погрешность составляла около 0,3. Квадратор по схеме прототипа с двумя диодными ограничителями имел бы погрешность1 1-- Р 4 2 1,5формула изобретенияКвадратор по авт. св. 9 634302, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения его точности, в него введены второй суммирующий операционный усилитель и нелинейный элемент, причем. один вход второго суммирующего операционного усилителя подключен к входу квадратора, а остальные входы подключены к выходам соответствующих диодных ограничителей, выход второго суммирующего операционного усилителя подключен к входу нелинейного элемента, выход которого подключен к соответствующему входу первого суммирующего операционного уси- лителя..1 ФТирам 751 Подписно ПИ Эаказ 3205/ или ал Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная,