Аналоговое делительное устройство

2) Авторы изобретения нов и В. К. Лоз осковский ордена Ленина и ордена Октя энергетический институт(54) АНАЛОГОВОЕ ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙС чесмох . обретение относится к элек ким вычислительным устройствам ижет быть использовано в аналоговывычислительных машинах,Известны аналоговые устройства,содержащие регулируемые полевыетранзисторы ПТ ), вентильные элементы, усилительные блоки, блок управления 1 1.Эти устройства характеризуютсянизкой точностью работы.Наиболее близким к изобретениюявляется аналоговое делительноеустройство, содержащее первый усилительный блок, инвертирующий входкоторого соединен со стоком первогорегулируемого полевого транзистора,а через первый масштабирующий резис-.тор с истоцником напряжения - делителя, неинвертирующий вход первогоусилительного блока подключен к стоку второго регулируемого полевоготранзистора, затвор которого присоединен к выходу первого усилительного блока и затвору третьего регулируемого полевого транзистора, второй усилительный блок, инвертирующий,вход которого соединен со стоком четвертого регулируемого полевого транзистора, затвор которого подключен к первому выходу делителя напряжения, второй выход которого присоединен к затвору первого регулируемого полевого транзистора, стоки первого и второго регулируемых полевых транзисторов соответственно через первый и второй балансировочные резисторы соединены с первым выводом источника питания, второй вывод которого подключен к входу делителя напряжения, третий усилительный блок, инвертирующий вход которого через второй масшта-.2 о бирующий резистор присоединен к выходу источника напряжения- делимого, выход третьего усилительного блока соединен с выходом устройства и через третий балансировочный ре 957221зистор - с неинвертирующим входомвторого усилительного блока, выходкоторого через третий масштабирующирезистор подключен к инвертирующемувходу третьего усилительного блока,выход которого через цетвертый балансировочный резистор соединен состоком четвертого регулируемого полевого транзистора, неинвертирующийвход третьего усилительного блока 0через резистор смещения подключен кисточникам регулируемых полевых транзисторов и к шине нулевого потенциала,разделительный конденсатор,сток третьего регулируемого полевого 15транзистора через разделительный конденсатор подключен к неинвертирующему входу второго усилительного блока 2Недостатками известного делительного устройства являются низкая точность при большом коэФфициенте деления, ограниченный динамическийдиапазон работы, обусловленные наличием реактивного сопротивления, включенного последовательно с переходом"исток-сток" ПТ в рабочем мосте устройства, низкая точность при изменении рабочей частоты устройства, обусловленная изменением соотношения активного сопротивления перехода "исток-сток ПТ и реактивного сопротивления конденсатора.Цель изобоетения - повышение точности за счет расширения динамическогодиапазона,Поставленная цель достигаетсятем, что в известном аналоговом делительном устройстве, содержащем первьй усилительный блок, инвертирующий вход которого соединен со стоком40первого регулируемого полевого транзистора и через первый масштабирующийрезистор с источником напряженияделителя, неинвертирующий вход первого усилительного блока подключенк стоку второго регулируемого полево 45го транзистора, затвор которого при"соединен к выходу первого усилительного блока и затвору третьего регулируемого полевого транзистора, второйусилительный блок, инвертирующийвход которого соединен со стоком четвертого регулируемого полевого транзистора, затвор которого подключенк первому выходу делителя напряжения,второй выход которого присоединен кзатвору первого регулируемого полевого транзистора, стоки первого и второго регулируемых полевых транзисторов соответственно через первый и второй балансировочные резисторы соединены с первым выводом источника питания, второй вывод которого подключен к выходу делителя напряжения, третий усилительный блок, инвертирующий вход которого через второй масштабирующий резистор присоединен к выходу источника напряжения - делимого, выход третьего усилительного блока соединен с выходом устройства и через третий балансировоцный резистор с неинвертирующим входом второго усилительного блока, выход которого через третий масштабирующий резистор подключен к инвертирующему входу третьего усилительного блока, один вывод четвертого балансировочного резистора соединен со стоком четвертого регулируемого полевого транзистора, неинвертирующий вход третьего усилительного блока через резистор смещения подключен к истокам регулируемых полевых транзисторов и к шине нулевого потенциала,разделительный конденсатор, другой вывод четвертого балансировочного резистора через разделительный конденсатор подключен к выходу третьего усилительного блока, неинвертирующий вход второго усилитель- . ного блока подключен к стоку третьего регулируемого полевого транзистора, а третий выход делителя подключен к шине нулевого потенциала.На чертеже дана принципиальная схема аналогового делительного устройства.Аналоговое делительное устройство содержит усилительные блоки 1-3 два четырехплецных моста 4 5, каждый иэ которых образован двумя балансировочными резисторами соответственно б 7 и 8,9 и двумя регулируемыми полевыми транзисторами соответственно 10, 11 и 12, 13, три масштабирующих резистора 1-16,резистор 17 смещения разделительный конденсатор 18; делитель 19 напряжения с двумя выходами 20;21, источник 22 питания, источник 23 напряжения делимого и источник 2 напряжения делителя.ДифФеренциальный вход усилительного блока 1 подключен к соединениям разноименных плеч моста 4, Дифференциальный вход усилительного блока 2подключен к соединениям разноименных плеч моста 5, Объединенные выводы первого и второго балансировоцных ре9572 зисторов 6, 7 моста 4 подключены кпервому выходу источника питания. Затворы регулируемыя полевых транзисторов 11, 13, стоки которых связаны снеинвертирующими входами усилительных блоков 1 и 2 соответственно объе 1динены и подключены к выходу усилительного блока 1. Затворы регулируемых полевых транзисторов 10, 12 подключены к соответствующему выходу 20, 1 ф21 делителя 19 напряжения. Выход усилительного блока 2 через третий масатабирующий резистор 15 подключен кинвертирующему входу усилительногоблока 3, неинвертирующий вход которого через резистор 17 смещения совместно с истоками регулируемых полевых транзисторов 10-13 подключен ктретьему выходу делителя 19. Источники 23 напряжения делимого и делителя 24 подключены соответственночерез первый и второй масштабирующиерезисторы 16 и 14 к инвертируоцимвходам усилительных блоков 3 и 1.Выход усилительного блока 3 подклю- дцен к третьему балансировоцному резистору 9 и через разделительныйконденсатор 18 к четвертому балансировочному резистору 8 и является выходом аналогового делительного уст- ЗОройства.Аналоговое делительное устройство работает следуоцим образом,Режимы работы регулируемых полевых транзисторов 10 и 12 устанавливаются изменением потенциала на ихзатворах. На инвертируоций вход усилительного блока 1 через масштабирующий резистор 14 подается сигнал от. источника напряжения - делителя 24,1(оэффициент передачи четырехплеч ного моста 4 пропорционален величине напряжения делителя. (оэффициентпередачи цетырехплецного моста 5также пропорционален величине напряжения делителя.Го и р уменьшения величины напря"жения делителя уменьшается величинаобрг -;ой связи усилительного блока 3,а коэффициент передачи увеличивается.На инвертируюций вход усилительно 30го блока 3 через масштабирующий резистор 16 выдается сигнал с источника напряжения - делимого 23. Напряжение на выходе усилительного блока3 прямо пропорционально величине на- ффпряжения делимого и обратно пропорционально величине напряжения дели"теля. 24 еПри отсутствии разделительного конденсатора имеющее место напряжение смещения на выходе усилительного блока 3 в большей степени усиливается по мере уменьшения напряжения делителя и выводит усилитель 2 за линейную зону, Наличие разделительного . конденсатора 18 исключает это явле- ние. Любое постоянное напряжение, имеющее место на выходе усилительного блока 3, вызывает ток через балансировоцный резистор 9 и полевой транзистор 13. Постоянный ток через балансировочный резистор 8, разделительный конденсатор 18 и полевой транзистор 12 отсутствует. В результате к неинвертирующему входу усилительного блока 2 прикладывается падение напряжения на полевой транзистор 13. Это напряжение, усиленное усилителем 2,подается на инвертирующий вход усилителя 3. При этом, имеющее место на его выходе напряжение смещения сводится к минимальной величине.Точность работы аналогового делительного устройства в большей степени зависит от балансировки и крэффициента передачи четырехплечного моста 5, точность работы которого зависит от соотношения параметров реактивного сопротивления конденсатора 18 и активного сопротивления резисторов 8,12 плеч моста. Это соотношение меняется при изменении частоты сигнала делимого.Оценим расширение динамического диапазона работы предлагаемого делительного устройства по сравнению с известным.Динамический диапазон определяет". ся отношением максимально возможного значения частотного отделения к минимально возможному его значению при определенной точности выполнения операции деления.В предлагаемом аналоговом дели- тельном устройстве динамический диапазон работы в основном определяется динамическим диапазоном работы множительного устройства, включенного в обратную связь усилительного блока 3.Динамический диапазон множительного устройства ограничен с одной стороны максимальной линейной зоной работы усилительного блока 2, а с другой - минимальным остатоцным напряжением, имеющим место на выходе усилительного блока 2 при настройке95722 ВНИИП Тира к П Филиал ППП "П .Ужгород,ул.П подключен к выходу делителя напряжения, третий усилительный блок, инвертирующий вход которого через второй масштабируащий резистор присоединен к выходу источника напряжения - Зделимого, выход третьего усилительного блока соединен с выходом устройства и через третий балансировочныйрезистор с неинвертирующим входомвторого усилительного блока, выход 0которого через третий масштабирующий резистор подключен к инвертирующему входу третьего усилительногоблока, один вывод четвертого балансировочного резистора соединен со 15стоком четвертого регулируемого полевого транзистора, неинвертируащийвход третьего усилительного блокачерез резистор смещения подключен кистокам регулируемых полевых транэисторов и к шине нулевого потен 4 10пиала, разделительный конденсатор,т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности за счетрасширения динамического диапазона,другой вывод четвертого балансировочного резистора через разделительный конденсатор подключен к выходутретьего усилительного блока, неин"вертирующий вход второго усилитель"ного блока подключен к стоку третьего регулируемого полевого транзистора, а третий выход делителя подключен к шине нулевого потенциала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЭлектронная техника в автоматике, Под ред. О. И. 1(онева. Вып. 8,