Устройство для извлечения квадратного корня

О П И С А Н И Е 1,922787ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскнн Социалистические(23) Приоритет Опубликовано 23.04.82. Бюллетень 15 по делам изобретений н открытий(53) УДК 681. .335(088 8) Дата опубликования описания 25.04.82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГОКОРНЯ 15 Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в измерительных и вычислительных.приборах и системах, в частности, в качестве измерительного преобразователя расходомеров.5Известны функциональные преобразователи, содержащие операционный усилитель с нелинейной обратной связью, выполненный в виде резистора, шунтируемого цепочками, состоящими из последовательно включенных резистора и ключевого элемента (диода) 11 .Недостатком таких устройств является большое количество дополнительных источников смещения.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи, параллельно кото 20 рому включены шуптирующие цепочки иэ последовательно соедИкщцях стабилитронов и резисторов и г 1 лаживакоцие 1 Сфильтры - по одному на каждую цепочку 2 .Недостатком такого устройства является то, что сглаживание точек перегиба происходит только для входных сигналов, имеющих узкий частотный спектр, ля которого величины к, подобраны. При изменении частотного спектра входного сигнала сглаживание точек перегиба и повышение точности не происходит. Кроме того, из-ватого, что промышленностью не выпускаются стабилитроны с достаточно малыми напряжениями стабили-: зации (от 3 до 1 В), начальный участок характеристики укаэанного преобразователя не может воспроизводиться с требуемой точностью.Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона преобразования.Поставленная пель достигается тем, что в устройство дпя извлечения квадратного корня, содержащее блок извпечения квадратного корня состоящий извыходного операционного усилителя, сукьмируюшая точка которого соединена свходом блока извлечения квадратногокорня через первый масштабный резистори с выходом - через параллельно.включенные второй масштабный резистор и шунтируюшие цепочки из последовательновключенных стабилитрона и резистора,введены линейный усилитель, четыре ключа, блок масштабирования, компаратор и источник опорного сигнала, причем вход блока извлечения квадратного кор- ня связан через первый ключ с выходом линейного усилителя,и через второй ключ - с его входом, являющимся входом устройства, выход блока извлечения квадратного корня через третий и чет-, вертый ключи связан соответственно с первым и вторым входами блока масштабирования, выход которого является выходом устройства, выход линейного усилителя соединен с первым входом ком, паратора, второй вход которого соединен с источником опорного сигнала, а первый и второй выходы - соответственно с управляющими входами первого, третьего и второго, четвертого ключей,Начертеже приведена структурная схема устройства для извлечения квад- . ратного корня.Устройство содержит линейный усилитель 1, первый 2 и второй 3 ключи, блок 4 извлечения квадратного корня, операционный усилитель 5, первый масштабный резистор 6, второй масштабный резистор 7, шунтирующие цепочки 8, третий и четвертый ключи 9, 10, блок11 масштабирования, компаратор 12 и источник 13 опорного сигнала.Устройство работает следующим обра зом.Входной сигнал поступает на вход линейного усилителя 1 и на вход второго ключа 3. Усиленный сигнал поступает на вход первого ключа 2 и первыйвход компаратора 12, Если величина усиленного сигнала больше величины, опорного сигнала, поступающего с источника 13 опорного сигнала, то компара 22787 4тор 12 формирует сигналы, Открывающиеключи 3, 10 и запиракепие ключи 2, 9.. Входной сигнал, величина которого вэтом случае больше 1%, через второйкаоч 3 поступает на вход 4 блока извлечения квадратного корня и преобразуется им с точностью не ниже 0,5%,так как преобразование происходит натом участке характеристики, где его1 э .точность преобразования нормированаПреобразованный сигнал через четвертыйключ 10 поступает на второй вход блока 11 масштабщкаания, имеющего коэффициент масштабирования по этому входу,15 равный 1. Точность преобразования вход-.ного сигнала в этом случае будет опре)деляться в основном точностью бпока 4извлечения квадратного корня, так какв этом случае погрешность блока мас 2 штабирования 11 может быть не более0,1%. Если величина входного сигналаменьше 1% номинального значения, то, величина усиленного входного сигналабудет меньше: величины опорного сигнала,и компаратор 12 формирует сигналы, за,пирающие юпочи 3, 10 и открывающие;ключи 2, 9. Усиленный входной сигналчерез открытый первый ключ 2 поступа,ет на вход базового элемента. При этомвходные сигналы, величина которых больше - % номинального. значения ( К - коэффициент усиления линейного усилителя 1)преобразуется также на участке характьристики блока 4 извлечения квадратного35 окорня; имеющем погрешность не более0,5%, Выходной сигнал. блока 4 в этомслучае поступает через третий ключ 9на первый вход блока 11 масштабирования, коэффициент преобразования которого по этому иходу равен. При ККравном, например, 100 устройство преобразует с нормированной погрешностьювходные сигналы в диапазоне от 0,01 до100% номинального значения, что соот 45муТиз где 0,1 Ц маО,О погрешности извлечения к ного корня, бл масштабирован линейного ус блокавадрат 5окаия и1илит ели Таким образнальный преобр- номинальное и действительное значения выходного сигна ла.предложенный функциователь позволяет зна5 9227 ччтельно расширить диапазон преобразования и уменьшить погрешность преобразования в начале диапазона.Изменяя тчп вспомогательногоблока, значение коэффициента усиления лчнейно 5 го усилителя ч коэффициенты масштабирования, можно использовать устройство для воспроизведения произвольных степенных функций.Испытание и опытная эксплуатация устройства, вжолненного на серийно выпускаемых элементах, ноказалч, что он обеспечивает достаточно высокую точность преобразования для функции вида 7 х (погрешность в диапазоне от 001% 15 до 1,0% номинального значения входного сигнала не более 0,12% ч не более 0,8% в диапазоне от 1,0% до 100%), причем высокое быстродействие схемы сравнения и ключей, выполненных на микросхемах 20 серии 153 и 190, последовательно включенных с блоком масштабирования, .имею щего меньшее быстродействие, позволяетполностью устранить выбросы на выходе, связанные с переключением кшочей. 5формула изобретенияУстройство для извлечения квадратно- зого корня, содержащее блок извлеченияквадратного корня, состоящий из выходногооперационного усилителя, суммирующаяточка которого соединена с входом блокаизвлечения квадратного корня через пер- З 87 6иый масштабный резистор ч с выходомчерез паралллельно включенные второймасштабный резистор ч шунтиручяпче цепочки из последовательно включенныхстабчлчтрона й резистора, о т л ч ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышенияточности ч расширения диапазона преобразования, в него введены линейный усчлчтель, четыре ключа, блок масштабирования, комнаратор и источник опорногосигнала, причем вход блока извлеченияквадратного корня связан через первыйключ с выходом линейного усилителя ччерез второй ключ - с.его входом, являющимся входом устройства, выход блока извлеченчя квадратного корня черезтретий ч четвертый ключи связан соответственно с первым и вторым входамиблока масштабирования, выход которого,является выходом устройства, выход линейного усилителя. соединен с первымвходом комцаратора, второй вход которого соединен с источником опорного сигнала, а первый и второй выходы -. соответственно с управляющими входами пер-вого, третьего и второго, четвертогоключей.Источники информации,принятые во внимание прч экспертизе1. Марше Ж. Операционные усилителии их применение. М., фЗнергияф, 1974,с. 157-158.2. Авторское свчдетельство СССРЬо 386405, кп. С, Об( 7/26, 1973.у. Половка Техрен Ж.Кастелееич Корректор С. Ийкмар Репа ка 2,"84/ЯГ Г 1 Родписно 1 и,1,1 1 И " Ът и ", г. Ужт с.род, ул. Проф:кения,)П 1 И Госу ио пел Л 1 ораж 7321 ар ств еиногоам иаобретещква, Ж,комитета СХРй и открытий ушская иаб. д