Квадратичный преобразователь

. Ива ин) Заявител й электрогехиичес АТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕ 2 Изобрегение относится к аналоговой вычислительной технике и может Йаъ. использовано в различных измерительных и моделирующих устройствах.Извес гны квадраторы, содержащее полевые транзисторы, источники напраж ния смещения и нагрузку 1 ,Недостатками таких квадратов ся невозможность преобразования полярных сигналов, сравнительно кая точность и узкий частотный Иель изо цион альных ния двухнолясредним зна являвтдвухневысо-одиапак предлагаемому содержащий полевой д у которого подклюния смещения 123ого юадрата являастотный диапазон,точность воспро о ой функции преобраость преобразования в с нулевым средНаиболее близкимявляется квадратор,транзистор, к затвор,чен источник напряжНедостатками даннются ограниченный чсравнительно невысокаяизведения квадратичнзования и невозможндвухцолярных сигнвлоним значением. сз стига.:.связйбретения - расширение функсвойств путем преобраэоварных сигналов с зцаевымчением. Поставленная цель достигается тем, что квадратичный преобразователь, содер- жащий полевой транзистор, к затвору которого подсоединен первый вывод источника напряжения смещения, второй вы-вод которого и первый входнвй вывод преобразователя соединены с шиной нулевого потенциала, содержит качпенсирукьщий терморезистор, корректируккций конденсатор, масштабный реэистоР и фильтр ниэкюс частот, выходные выводы которого являются выходом преобразователя, входные выводы подключены соответственно к стоку полевого. транзистора, корреатируккций конденсатор включен между вторым входным выводом преобразователя и стоком полевого транзистора, парад. лельно корректирующему конденсатору включена цепочка из соединенных послеФгде х - отношение суммы напряжения о и,приложенного к р-и переходу транзисторана данном участке канала с длиной йВи контактной разности потенциалов 9,к сумме напряжения перекрытия О, иконтактной разности потенциалов;- постоянный коэффициент, имеющийразмерность проводимости.Сопротивление Ь Р каждого участка канала при малых по отнощению,к сумме Оои 4 значениях переменной составлякцей иП н р жеи Оп=ОС+Опс достаточной точностью может бытьаппроксимировано выражениемьй 4 д и,И,где Й - сопротивление участка квнвлвединичной длины при О ф О, зависящее от величины напряжения смешениятранзистора Ос ,о(йй 1о1 - коэффициент управленияецп-фполевого транзистора, также зависящий.от напряжения смещения.Если через канал полевого транзистоРа пРотекает ток 1 к, то сопРотивлениелюбого участка канала при фиксированном значении напряжения смешения 0определяется только напряжением цпод которым этот участок находится поотношению к шине нулевого потенциала.Это напряжение представляет собой сумму напряжений других участков канала,расположенных между истоком и рассматриваемым участком, и вызвано протеканием через канал тока 11 Величинанапряжения Оп,для случаев, когдаЙ ) с ц, соответствующих работе 3 98956довательно компенсирующего терморезистора и масштабного резистора.На чертеже приведена схема преобразователя.Преобразователь содержит полевой;транзистор 1, к затвору которого подсоединен источник напряжения смешения 2,а к стоку подключен масштабный резистор 3, фильтр 4 низких частот, выходкоторого является выходом преобразовате. 1ля, а вход подключен параллельно каналу полевого транзистора между его стоком и подсоединенным к шине нулевогопотенциала истоком, компенсирующийтерморезистор 5 и корректирующий конденсатор 6, включенный между вторымвходным выводом 7 преобразователя истоком полевого транзистора параллель:но компенсирующему терморезистору имасштабному резистору, которые соединены последовательно, и первый входнойвывод 8 преобразователя.Преобразователь работает следующимобразом.Входное напряжение Опреобразователя вызывает протекание токачерез входную цепь, состоящую из последовательно соединенных резистора 3,терморезистора 5 и цепи исток-сток полевого транзистора 1; сопротивление кото-орой с помощью источника смешения 2устанавливается в пределах десятков-сотен ом. Часть входного напряжения, приложенного между истоком и стоком, вызывает приращения сопротивления канала,Э 5пропорциональные величине токаобусловленные действием переменныхнапряжений затвор-канал, которые изменяются вдоль канала от нуля до напряжения исток-сток и пропорциональны величийе тока 1 . Знак приращений сопротивления канала определяется полярностьютока 1 . В результате этого напряжение между истоком и стоком полевоготранзистора 1 содержит составляющую,15пропорциональную квадрату входного тока преобразователя. Применение терморезистора 5 обеспечивает улучшение температурной стабильности функции преобразования в результате изменения входного50 сопротивления преобразователя пропорционально изменению сопротивления исток- сток и коэффициента управления полевого транзистора 1 при изменении температуры, Коррекция частотной характеристики55 преобразователя достигается уменьшением с ростом частоты сигнала сопротивления корректирующего конденсатора 6, которое приводит к увеличению тока в пепи исток 2 фсток,. фильтр 4 низких частот, имеющий для устранения шунтирования полевого транзистора входное сопротивление в 10 и более рвз превышающее сопротивление цепи исток-сток, обеспечивает усреднение напряжения, пропорционального квадрату тока, и подавление напряжения, пропорционального входному сигналу.Принцип работы квадратичного преобразователя состоит в следующем,Сопротивление исток-сток полевого транзистора р-и переходом складывается из суммы сопротивлений. отдельных участков канала, расположенных между выводами истока и стока. Величина проводимостикаждого участка канала при малых .напряжениях исток-сток описывает ся известным соотношениемВ квадратичном преобразователе ток .1,р 1, пртекаюший через канал полевого транзистора, практически линейно связан с входным напряжением Ощ, поскольку он определяется выражениемОвхЦХ,полевого транзистора с малым эвпираю- где Ыо - низкочастотное значение;шим напряжением смешения, определяет - частота синусоидального напряся выражением Р жения;- постоянная времени, определяе 5 мая инерционностью процессао установления сопротивления канала пригде ц - расстояние от истока до участ- изменении напряжения на р-п -переходе,ка канала с длиной М . При этом сопро- определяемая технологией изготовлениятивление элементарного участка канала :транзистора.0 Компенсация частотной зависимостидр (р+ ( 1 (+, 1 1коэффициента о( в рассматириваемом квад ратичном преобразователе достигаетсяО . выбором величины емкости Скорректируюа сопРотивление всего канала меЖУ кон- щего конденсатора 6 в соответствии стактами истока и стока 15 условием21.лфр = др =р.+ЫР - 1ИС К К 1й +яР ТНаилучшая частотная характеристикагде Ь - длина канала. 20 при выполнении этого условия реализуетНапряжение исток-сток полевого транзис- ся для случаев, когда Р+ Р яйс.ттора Относительные температурные измене 2 ния сопротивления термореэистора 5 должо =й 1: 01 +оИ12 .и.сЭны быть приблизительно равны относитель 25 ным температурным изменениям сопротивления исток-сток полевого транзистора1,Предлагаемый квадратичный преобразователь может быть использован приЗО двухполярных входных сигналах, поскальку напряжение смещения полевого транзистора не должно выбираться равным,напряжению отсечки Оа и может иэменЯтьсЯ от 0 до:0,5 Оа, Схема преобРагде Рт - сопротивление терморезистЖ зователя очень проста, а его настройкаЯ - сопротивление резистора, заключается в подборе термореэистораПриращения йис, пропорциональние и напряжения смешения, обеспечивающевеличине тока 1, обычно составляют го нужную величину коэффициента преобдоли процента от полного сопротивления разования К = 0 /цП ЬЫХ( Ыцепи и ими можно пренебречь, Такой. квадратор при использовании вВ связи с изложенным напряжение в нем невысокочастотных палевых транзисцепй исток-сток содержит составляющуюся торов с током стока при нулевом смещепропорциональную квадрату входного нап-нии порядка 5 мА может быть использоряжения, и составляюшуюпропорцнональ ван в диапазоне частот до 30-50 мГцную входному напряжению. Последняя и и относительной частотной погрешиоалах с н евым с дним ф 5при входных сигналах с нулевым сРедним сти преобразования, не превышающей 1%значением подавляется фильтром 4 нщцщк и температурной погрешности, не превычастот, выполняющим операцию усреднщ шающей 0,1%/К.ния составляющей, пропорциональнойквадрату входного напряжения.Частотная зависимость коэффициента ф о р м у л а и з о б р е т е н: к яЯуправления полевых транзисторов с -Фпереходом, как показали специально Квадратичный преобразователь, содер-,выполненные измерения, определяется жаший полевой транзистор, к затворудля синусоидального напряжения на .которого подсоединен первый вывод испереходе соотношением 55 точника напряжения смешения, второй вы:вод которого и первый входной вывода преобразователя соединены с шиной ну 1+ 23 Е, левого потенциала, о т л и ч а ю щ и йитель Р, Бабаян ,Харитончик Корректор И остш Шулла Ре рова дписное митета ССС открытий ушская наб, Тираж 704 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113038, Москва, Ж, акаэ 11132/6 4/5 Проектная,Филиал ППП "Патент", г. Ужго 7 080862 8с я. тем, что, с целью расширения функ- разователя и стоком полевого транзисто"циональных свойств путемпреобразова- ра, параллельно корректирующему конденния двухполярных сигналов с нулевым сатору включена цепочка из соединенных средним значением, он содержит компен- последовательно компенсируюшего термосирукапий терморезнстор, коррекгируюВ резистора и масютабного резистора, щий конденсатор масштабный резистор Источники информациии фильтр низкик частот, выходные иыво- принятые во внимание при экспертизе ды которого являкеся выходом преобра, Авторское свидетельство СССР зователя, входные выводы подключены % 437092, кл, С, 06 б 7/20, 1973, соответственно к стоку полевого транэисто О 2. Авторское свидетельство СССР ра. корректирующий конденсатор включен М 313277, кл, Н 03 0 1/14, 1969 между вторым входным выватом преоб-(прототип) .