Квадратор

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 191 1111 1)4 С 06 С 7/2 ИЕ ИЗОБРЕТЕН О СТВУ К АВТОРСНО л напрядержит др атируе скин истор нарь не АорфильтССС 979, СССР 1 982 й е- за(54 КВАДРАТ да ится к измери числительной тичес- аляющей для возведероизвольной ач тех и е о квадрат сигнало клас наличием поелью изобреисле сигналы (тавляющейвнешней среил е сто ние области пр является расп ени в адри- автома мен ров риодическо сче ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельст842848, кл, С 06 С 7/20,Авторское свидетельств1089587, кл. С 06 С 7/20 7) Из обретение от нольной и аналоговой мы, в том числе и иной составляющей ния и повышение точност тической коррекции паразитной ,нейной составляющей выходного ,жения квадрата. Устройство со операционный усилитель 1, ква ющий полевой транзистор 2, рез 3 обратной связи, ключи 4, 5, 14, масштабные резисторы б, 17 ратор 7 сигналов прямоугольной мы, элемент ИСКЛУЧАг 111 ЕЕ ИЛИ 8, ры 9, 12, масштабный усилитель компар атор 13, помехоподавляющи зистор 15, повторитель 16 напря ния,. Аоторезисторный оптрон 18 поминающий конденсатор 9, Благ введению дополнительных элемент составляющих структурную автома кую компенсацию линейной состав в выходном сигнале устройства, но возводить в квадрат широкий ходных сигналов, в том наличием постоянной со ри изменении параметров1=011+-Г,с осР 2 оПзс где 1 - ток стока;С - проводимость канала;напряжение сток-исток;0, - напряжение отсечки.Следовательно, выходное напряжениеоперационного усилителя 1 40 Кф К , Пв К -- -(1+ - -)-Ж -- )45входное напряжение квадратора;сопротивление фоторезистарного оптрана 18; 50сопротивление первого масштабнога резистора 6;сопротивление резистора 3обратной связи;сопротивление канала кнадратирующего лоленага тран 1эистора 2 (К= - )С ВЫ Вгде БКос Изобретение относится к электраиэмерительной и аналоговой, вычислительной технике и предназначено длявозведения в квадрат сигналов произвольной Формы, в том числе и с нали -5чием постоянной составляющей.Цель изобретения - расширение области применения и повьпяение точности квадрирования за счет периодической автоматической коррекции паразитпай линейной составляющей выходногонапряжения квадратара,На чертеже представлена блок-схеа квадратора, 15Квадратор содержит операционныйусилитель 1, квадратирующнй паленойтранзистор 2 резистор 3 обратнойсвязи, первый и второй ключи 4 и 5,1 ервый масштабный резистор 6, генеатор 7 сигналов прямоугольной формы,йлемент ИСКЛЮЧАЮ 1 БЕ ИЛИ 8, первыйильтр 9, третий ключ 10, масштабйый усилитель 11, второй Фильтр 12,кампаратор 13, четвертый ключ 14, 25Помехоподавляющий резистор 15, повторитель 16 напряжения, второй масштабНый резистор 17, дюторезисторный оптрон 18 и запоминающий конденсатор 19.Для полевого транзистора с р"и-переходом с соединенными вместе выводами затвора и истока выражение длятока стока имеет нидОтсюда следует, что Кф Кос Кос 1 11,:Ц,1 -- (1+ -- )- --К,1Бв Кос2 БК где первый член в правой части выражения представляет собой паразитную линейную составляющую выходного сигнала. Для того, чтобыгП 6 К ос2 П КЗо О необходимо, чтобы линейная составляющая выходного сигнала была скомпенсиравана, т.е. выполнялось условие КосДля выполнения данного условиянеобходимо, чтобы К 1 м К осК = ---ф К С этой целью цикл работы кнадратора состоит из двух тактов: такта коррекции и рабочего такта,С началом такта коррекции управляющим сигналом на входе задания режимакоррекции замыкаются второй и четвертый ключи 5 и 14, При этом устройство представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования свысоким коэФАициентом передачи по разомкнутой цепи. При этом напряжениегенератора 7 сигналов прямоугольнойФорм, импульсы которого имеют скважность, с высокой точностью равнуюдвум, проходит через первый фильтр,не пропускающий постоянную составляющую, и поступают на входы операционного усилителя 1 через квадратирующийполевой транзистор 2 и резистивныйделитель, состоящий из первого масштабного резистора 6 и фаторезисторного оптрона 18. Выходное напряжениеоперационного усилителя 1, состоящееиз суммы двух сигналов - постоянного квадратичного и переменного линейного, усиливается масштабным усилителем 11, Полезная постоянная состав"ляющая выходного напряжения масштабного усилителя 11 задерживается вторым Аильтром 12, На инвертирующийвход кампаратора 13 поступает паразитная переменная составляющая воз2366 1 О з 146 недепцого в квадрат сигнала, Выходное напряжение компаратора 13, представляющее собой импульсную последовательность с частотой генератора 7, поступает на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, на первый вход которого поступают импульсы с выхода генератора 7. Если эти сигналы на входах элемента 8 будут противофазны, то это означает, что линейная составляющая входного сигнала больше на неинвертирующем входе операционного усилителя 1, При этом на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 присутствует высокий логический уровень, запоминающий конденсатор 19 заряжается через выходное сопротивление элемента 8, замкнутый четвертый ключ 14 и помехоподавляющий резистор 15. Напряжение на выходе по-. вторителя 16 напряжения возрастает, следовательно, сопротивление фоторезисторного оптрона 18 уменьшается. Через некоторое время линейная составляющая на неинвертирующем входе операционного усилителя становится меньше, чем на инвертирующем. При этом импульсы на входах элемента 8 становятся синфазными, на его выходе появляется низкий логический 1 уровень и конденсатор 19 начинает разряжаться. В этот момент происходит установление режима равновесия, характеризующегося периодическим изменением выходного состояния элемента 8. Его 15 20 25 30 35 пенсация линейной составляющей в выходном сигнале", генератор 7 сигналов прямоугольной формы отключается от входа устройства, исследуемый сигнал подается на вход устройства, а с его выхода снимается сигнал, возведенный в квадрат,Выбором достаточно высокой частоты следования импульсов генератора 7 сигналов прямоугольной форми, малых постоянных времени первого и второго фильтров и цепи, состоящей из помехоподавляющего резистора 15 и запоминающего конденсатора 19, достигается малое время установления равновесия во время коррекции. Длительность такта коррекции выбирается заведомо большей времени установления.Длительность рабочего такта определяется скоростями утечки заряда с запоминающего конденсатора 19 и изменения параметров окружающей среды и может намного превышать длительность такта коррекции при достаточно высокой точности.Таким образом, введение дополнительных элементов, осуществляющих структурную автоматическую компенсацию линейной составляющей в выходном сигнале устройства, позволяет с его помощью возводить в квадрат широкий класс входных сигналов, в том числе сигналы с наличием постоянной составляющей при изменении параметров внешней среды в широких пределах, выходное напряжение усредняется на запоминающем конденсаторе 19 и является практически стабильным. При этом линейная составляющая на выходе операционного усилителя 1 пренебрежимо мала, ее остаток не превышает 0 где1.1 см кПис К фмЧП,- напряжение смещения нулякомпаратора 13;К- коэффициент усиления масштабного усилителя,После такта коррекции начинается рабочий такт. Управляющий сигнал подается только на вход задания рабочего режима, первый и третий ключи 4 и 1 О замыкаются, второй и четвертый ключи 5 и 14 размыкаются. При этом на конденсаторе 19 запоминается напряжение, при котором наступила ком Формула изобретения Квадратор, содержащий опер аци 40 онный усилитель, который инвертирующим входом соединен со стоком квад 45 50 55 ратирующего полевого транзистора ичерез резистор обратной связи подключен к выходу операционного усилителя,подключенного неинвертирующим входомчерез первый масштабный резистор кистоку и затвору квадратирующего полевого транзистора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения области применения и повышенияточности, в него введены генераторсигналов прямоугольной формы, четыреключа, фоторезисторный оптрон, масштабный усилитель, компаратор, элемент ИСКЛЮЧАИ 1 ЕЕ ИП 1, два фильтра,второй масштабный и помехоподавляющий резисторы, псвторитель напряжения и запоминающий конденсатор, включенный между входом повторителя наСоставитель Н,ЗайцевТехред Л.Сердюкова Редактор А,Огар Корректор С.Некмар Заказ 716/50 Тираж 667 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 5 14 пряжения и ниной нулевого потенциала информационный вход квадратора через первый ключ соединен с истоком и затвором квадратирующего полевого транзистора и выходом второго ключа, выход генератора сигналов прямоугольной формы соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и через первый фильтр подключен к информационному входу второго ключа, выход операционного усилителя через третий ключ подключен к выходу квадратора, а также через последовательно соединенные масштабный усилитель, второй Фильтр и компаратор подключен к второму входу элемента ИСКЛ 1 ОЧАМ 11 БЕ ИЛИ,62366 6выход которого через последовательно включенные четвертый ключ, помехоподавляющий резистор, повторитель напряжения и второй масштабный резистор соединен с первым выводом светодиода фотореэисторного оптрона, вто- рой вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала и через фоторезистор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, управляющие входы первого и третьего ключей соединены с входом задания рабочего режима квадратора, вход задания режима коррекции которого соединен с управляющими входами второго и четвертого ключей,