Устройство для возведения в степень

СОЮЗ СОВЕТСНИХсоциАлистьиеснихРЕСПУБЛИК 09) (111 5803 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с М ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Куйбышевский электротехнический институт связи(56) Авторское свидетельство СССР Ф 366476, кл. С 06 С 7/20, 1970,Авторское свидетельство СССР У 1111180, кл. С 06 С 7/20, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ(57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в аналоговых вычислительных устройствах, а также в приборостроении, в измерителях среднеквадратичных значений напряжения или тока. Целью изобретенияявляется повынение точности, что достигается введением двух линейных пре.образователей напряжение-ток и соот-,ветствующих связей. В последователь-;но соединенных разноименными выводами диодах протекает постоянный прямой ток 1 и противоположно направленные токи, значения которых равных и пропорциональны напряжению входного сигнала. Значение составляющихнапряжений диодов связано только спротеканием через них тока 1 , Длякомпенсации дополнительной погрешнос.ти выходные сопротивления источниковопорного тока и линейных преобразователей напряжение - ток должны бытьвысокими и в сотни раз превышатьсопротивление диодов. 1 ил.Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных устройствах, а также в приборостроении, в измерителях среднеквадратичных значений напряжения или тока.Цель изобретения - повышение точности.На чертеже приведена функциональная схема устройства для возведения в степень.Устройство для возведения в степень содержит четыре диода 1-4, два источника 5 и б опорного тока, операционный усилитель 7 и два линейных преобразователя 8 и 9 напряжение-ток.Устройство для возведения в степень работает следующим образом.При отсутствии входного сигнала через диоды 3 и 4 протекает постоянный ток источника 6 опорного тока, значение которого равно 1 . Через диоды 1 и 2 протекает сумма выходно,го тока источника 5 опорного тока, , равного 2 1, и выходного тока йсточника 6 опорного тока.В результате того, что направления токов указанных источников опорного тока по отношению к шине нулевого потенциала противоположны, значение постоянного прямого тока диодов 1 и 2 также равно 1.Возможность использования в уст- .ройстве диодов Шоттки, обладающихчрезвычайно малой инерционностью иблизкими по значениям параметрамиЯ и 14, позволяет достигнуть малыхзначений частотной погрешности устройства в широком диапазоне частот.Зависимость величины тока, протекающего через диод, от величины приложенного к р- О -переходу этого диоданапряжения с достаточно малой погрешностью определяется уравнениемБ1- 1,(е 1),тгде 1, - ток насыщения0 - напряжение на диоде;ктЧ, = - - температурный потенциал.При прямых напряжениях на диоде,в десять и более раэ превьшающихзначение Ч , единицей в этом уравнении можно пренебречь и в этом случае справедливо следующее выражениедля напряжения на диоде1П=Ср 1 п - ,О При появлении напряжения 0навходе устройства через выходную цепьлинейного преобразователя 9 напряжение-ток и диод 2 протекает ток, зна 15 чение которогов любой момент времени прямо пропорционально напряжению входного сигнала 1 . Коэффициентпреобразования линейного преобраэова-Фтеля 9 напряжение-ток равен К 1=-уЧереэ первый диод 1.протекает,сумма выходных токов линейных преобразователей 8 и 9 напряжение-ток.Поскольку в устройстве коэффициентпреобразования второго линейногопреобразователя 8 напряжение-ток вдва раза больше, чем у второго иКв = - 2 К, то и через диод 1 выходные токи линейных преобразователей8 и 9 на ряжение-ток протекают в противоположных направлениях, значениесоставляющей тока диода 1, пропорциональной напряжению входного сигнала,также равноТаким образом, через каждый издиодов 1 и 2 устройства протекаетпостоянный прямой ток 1 р и ток 1пропорциональный напряжению входногосигнала. В этом случае значения составляющих напряжений диодов 1 и 2,связанных только с протеканием черезних тока, могут быть получены изуравнения1+-, Е. - ", -Ь - ,"-Ц,Е.(1 - 1- Е.Х, 35 Для тех случаев, когда мгновенныезначения" 1 р, справедливо разложение напряжения 0 в следующий-степенной ряд:40ЯтЬ 1" М М("1 -( 2 11 42 5 4Так как два одинаковых диода 1 и2 соединены последовательно разноименными выводами и в них протекаетпостоянный прямой ток 1 и противоположно направленные токи, значениякоторых равны , составляющая напряжения пары диодов 1 и 2, связаннаяс током 1 определяется выражениемн-.о, д,:,.+ ф(+Эта составляющая не содержит членов 55с нечетными степенями отношений1 рчто свидетельствует о компенсации ихв такой схеме устройства в реэульта1 26.5803 4быть высокими (в сотни раз дожны превьппать сопротивления диодов) . Формула изобретения5 10 и пропорционально квадрату входного15 сигнала ОАддитивная погрешность устройства, связанная с шумами диодов, может быть значительно уменьшена при использовании вместо каждого из четы 20 рех диодов, четырех групп диодов, соединенных последовательно разноименными выводами и выполненных на одном кристалле полупроводника. Каждая из групп диодов должна иметь оди 25 наковое количество диодов.Для того, чтобы дополнительная: погрешность преобразования, связанная с протеканием части выходных то-. ков каждого из источников опорного тока и линейных преобразователей наЗО пряжение-.ток через выходные цепи других источников опорного тока и линейного преобразователя напряжение-ток, была скомпенсирована, выходные сопротивления указанных элементов должны 35 те принятого выбора величин и направлений токов, протекающих через диодыПриО =0,1.1 в выражении длясоставляющей найряжения пары диодовчленами со степенями отношения йначиная с четвертой, можно пренебречь с погрешностью, не превьппающей 0,57 В этом случае напряжение,поступающее на вход операционногоусилителя 7,Устройство для возведения в степень, содержащее операционный усилитель, соединенный неинвертирующим входом с шиной нулевого потенциала и первым выводом первого источника опорного напряжения тока, подключенного вторым выводом к инвертирующему входу операционного усилителя, две ветви, каждая из которых содержит,два последовательно соединенных диода, включенных согласно, первые выводы ветвей соединены между собой, второй источник опорного тока, соединенный первым выводом с шиной нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены первый и второй линейные преобразователи напряжение-ток, входы которых соединены с входом устройства, а выходы подключены соответственно к общему выводу первой и второй ветвей, соединенному с вторым вы. водом второго источника опорного тока, и к общему выводу первого и второго диодов второй ветви, соединенной вторым выводом с шиной нулевого потенциала, второй вывод второй ветви соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого является выходом устройства.а1265803 Составитель Н. ЗайцевТехред А.Кравчук Корректор М. Самборская Редактор А. Ворович Заказ 5667/48 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полнграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4