Квадратор

) М.кл.з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С Об 0 7/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 233.2.82. Бюллетень М 47 Дата опубликования описания 23. 12. 82(54) КВАДРАТОР Изобретение относится к измерительной 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 Г 1 3Однако в 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 Г 2 3Известный квадратор имеет узкий динамический диапазон, ограниченный существенной нелинейностью зависимости проводимости канала полевого транзистора от напряжения. между затвором 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 опорнбго напряжения приводит к большой погрешности при возведении в квадрат малых входных напряжений.Целью изобретения является рас ширение динамического диапазона работы устройства и повьааение точности квадрирования.Поставленная цельдостигаетсятем, 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 инвертирующегооперационного усилителя соединен с входом квадратора и затвором квадрирующего полевого транзистора, исток которого подключен к входу суммирую щего операционного усилителя иДля увеличения температурной стабнльности квадратора масштабный резистор 4 может быть заменен сопротивлением канала полевого транзистора, имеющего параметры, близкие кпараметрам полевого транзистора 1,Таким образом, введение в схемуинвертирующего операционного усилителя 2 и масштабного резистора 4обеспечило квадрирование входногосигнала беэ.источника опорного напряжения, что позволило исключить погрешность, вызванную,нестабильностьюпоследнего, тем самым повысив точность, и расширить диапазон входных напряжений более чем в 8 раз эасчет того, что начальное напряжениезатвор-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 известногоустройства 10-15 мВ вместо 100150 мВ), так как при напряженияхзатвор-исток, близких к нулю, величина проводимости канала полевоготранзистора от напряжения между затвором и истоком имеет линейную зависимость, а при напряжениях, близкихк напряжению отсечки, эта зависимостьсущественно нелинейна.Кроме того, при возведении в квадрат сигнала с изменяющейся полярностью не требуется формирователь модуля, который необходим при работеизвестному устройству.Формула изобретения,Квадратор, содержащий квадрирующий полевой транзистор, сток которогоподключен к входу квадратора, и суммирующий операционный усилитель,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения динамического диапазона работы устройства и повышения точности квадрирования, в неговведены инвертирующий операционныйусилитель и масштабный резистор, причем вход инвертирующего операционного усилителя соединен с входомквадратора и затвором квадрирующег.полевого транзистора, исток которогоподключен к входу суммирующего операционного усилителя и через масштабный резистор - к выходу инвертирующего операционного усилителя,а выходом квадратора является выходот суммирующего операционного усилителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 б 35498, кл. 6 Об 6 7/20, 1978.2. Авторское свидетельство СССР9 437092, кл. С Об О 7/20, 1974прототип). 65 3 983720/через масштабный резистор - к выходуинвертирующего операционного усилителя, а выходом квадратора являетсявыход суммирующего: операционногоусилителя.На чертеже представлена блок-схема квадратора.Квадратор.содержит квадрирующийполевой транзистор 1, инвертирующийоперационный усилитель 2, суммирующий операционный усилитель 3, масштабный резистор 4.Квадратор работает следующим образом.Поскольку ток через масштабный.резистор 4 противоположен по направлению току через канал полевого транзистора 1, ток через резистор в це",пи обратной связи суммирующего операционного усилителя, равный сумме указанных токов, определяется выражением,ФИ=О )Е - - -)СО Ц 6, (4)34где Оо " проводимость .полево-:го транзистора при напряженин затвор-исток, равномО,Оз - напряжение затвор-исток,равное входному напряжению Пз 1 ) для любого момента времениПо- напряжение отсечки полевого транзистора;к - коэффициент передачи инвертирующего операционногоусилителя 2, равнйй отношению проводимостейего резисторов.Преобразуя 1), получимо,(ц401 Ц=О и) Я - 6 -0 о, (Ц С, . (2)Подбором величины К или С 4 можнодобиться выполнения равенства45Тогда иэ уравнения 2 ) следует,что О (Ц1 +)= - 6, 4)"оо оДля выходного .напряжения имеемр Ц50Оз ф)=Мосгде 6 - проводимость резистора обратной связи суммирующегооперационного усилителя.55Подставляя значение 1 р ) изуравнения 4 ) в уравнение 5 , длявыходного напряжения окончательнополучим о Ф6 о0 вЦ= цСЬ60оТаким образом, выходное напряже-,ние пропорционально квадрату входногоПолярность выходного напряженияопределяется типом проводимости канала полевого транзистора.Шишкина Техред Л, Пекарь Корректор О. Била дак Заказ 9927 1130 лиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 731 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 5, Москва, Ж, Раушская