SU736126A1

SU736126A1 - Squarer

Info

Publication number: SU736126A1
Application number: SU782570826A
Authority: SU
Inventors: Сергей Устинович Климович
Original assignee: Предприятие П/Я А-1221
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1978-01-18
Publication date: 1980-05-25

Description

Изобретение относитс к измерительной и анапотч)-вычислительной технике и может быть использовано дл возведани в квадрат электрических сигналов, а также дл квадратичного детектировани . Известен квадратор, содержащий подключенные ко входу операционного усилител диодно-резистивные цепи, кажда из которых состоит из последов ательно включенных звезды резисторов и двух диодов, параллельно одному из которых включен входной резистор. Кроме того, он содержит дополнительные диоды и гру пы, соединенных в звезду, резисторов по числу диодно-резистивных цепей р. . Недостаток такого квадратора - слож ность схемы, большое количество исполь зуемых элементов и узкий динамический диапазон. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению вл етс квадратор, содержащий цепочку из последовательно соединенных компенсирующих диодов и фазоинверсный каскад, вход которого вл етс входом квадратора, а его выходы через разделительные конденсаторы соединены с базами соответству ощих транзисторов , коллекторы которых соединены между собой, резистивные делители напр жени , средние выводы KOTOJSJX соединены с базами соответствующих транзисторов , свободные выводы первых ре зисторов резнстивных делителей напр жени соединетш между собой, а свободные выводы вторых резисторов резистивных делителей напр жени подключены к шине питающего напр жени 2 . Недостаток известного квадратора узкий динамический диапазон рабочего напр жени . Цель изобретени - расщирение динамического диапазона квадратора. С целью расширени динамического диапазона, квадратор содержит дополнительные транзисторы и токозадающие резисторы , первый из которых включен между шиной питающего напр жени и общимThe invention relates to measurement and anapotch computing technology and can be used for squaring electrical signals as well as for quadratic detection. A known quadrant containing diode-resistive circuits connected to the input of the operational amplifier, each of which consists of successively connected star resistors and two diodes, parallel to one of which the input resistor is connected. In addition, it contains additional diodes and groups of star-connected resistors according to the number of diode-resistive circuits p. . The disadvantage of such a quad is the complexity of the scheme, the large number of elements used, and the narrow dynamic range. The closest technical solution to the invention is a quadrtor containing a chain of series-connected compensating diodes and a phase-inversion cascade, the input of which is the input of the quadr, and its outputs through separation capacitors connected to bases of corresponding transistors whose collectors are interconnected resistive dividers the voltages, the average pins of the KOTOJSJX are connected to the bases of the respective transistors, the free outputs of the first resistors of the resistive voltage dividers are connected ezhdu themselves, and second leads, the resistor voltage dividing resistances connected to the bus supply voltage 2. The disadvantage of the known quad is the narrow dynamic range of the operating voltage. The purpose of the invention is to extend the dynamic range of the quad. In order to expand the dynamic range, the quad contains additional transistors and current-setting resistors, the first of which is connected between the supply voltage bus and the common

выводом первых резисторов рхэзистивных делителей напр жени , соединет1ым с одним выводом цепочки из последовательно соединенных компенсирующих диодов, дру гой вывод KOixipoft соединен с 1Ш1Ной нуjiGBoro потен1шала, коллекторы транзисторов подкпюченьт к шине гштающего напр жени , э у иттеры транзисторов соединены между собой и через второй токозадающий резистор соединены с коллектором, а через третий токозадаюший резистор - с базой первого дополнительного транзистора , эмиттер которого подключен к 1й1не нулевого потенциала, а коллектор ссединен с выходом квадратора, база первого дополнительного транзистора соединена с коллектором и базой второго дополнительного транзистора, эмиттер которого через четвертый токозадающий резистор соединен с шиной нулевого потенциала .the output of the first resistors of resistive voltage dividers, connected to one output of a chain of series-connected compensating diodes; connected to the collector, and through the third current-creating resistor - to the base of the first additional transistor, the emitter of which is connected to the 1st not zero potential, and the collector is connected to It is connected to the output of the quad, the base of the first additional transistor is connected to the collector and the base of the second additional transistor, the emitter of which is connected to the zero potential bus through a fourth current-setting resistor.

Иа чертеже приведена схема квадратора .Ia drawing shows a diagram of the quad.

Кьадратор содержит два транзистора ,1 и 2, коллекторы которых соединены собой и подключена к ишне 3 гштающего напр жени непосредственно, фазоинверснЕзЬЙ каскад 4, вход которого вл етс входом квадратора, а выход, через разделительные конденсаторы 5 и 6 подкгаочеиы к базам транзисторов 1 и 2 и средним выводам резистивных делителей напр жеют , выполненных на резисторах 7, 8 и 9, 10. Эмиттеры транзисторов соединены между собой и через соответствующие токозадаюшие резисторы 11 и 12 подключены к коллектору и базе первого дополнительного транзистора 13, база которого соединена с базой и коллектором второгхз дополтштельного транзистора 14, эмиттер которого через токозадающий резистор 15 соединен с шиной нулевого потенциала, вторые выводы делителей напр жешш соединены с анодом первого из двух компенсирующих диодов 16,. и 16 „и выводом токозадающего резистора 17.The kadrator contains two transistors, 1 and 2, the collectors of which are connected by themselves and connected to the input voltage of 3 volts directly, the phase inversion stage 4, the input of which is the input of the quad, and the output through the separation capacitors 5 and 6 of the transistor to the bases of transistors 1 and 2 and the average pins of resistive dividers are made on resistors 7, 8 and 9, 10. The emitters of the transistors are interconnected and through the corresponding current-giving resistors 11 and 12 are connected to the collector and the base of the first additional transis ora 13, a base connected to the base and collector vtoroghz dopoltshtelnogo transistor 14, the emitter of which through voltage driving resistor 15 is connected to zero potential bus, the second terminals of voltage dividers zheshsh connected to the anode of the first of the two compensating diodes 16 ,. and 16 „and the output of the current-carrying resistor 17.

Квадратор работает слещ-ющим образом .The quadrator works in the following way.

На базы транзисторов 1 и 2 поступает противофазное напр жение с выходов фазоинверсного каскада 4 через разделителывые конденсаторы 5 и 6. На общем выводе эмиттеров транзисторов 1 и 2 существует пульсирутацее напр жение удвоенной частоты, сложенное с посто нгвы напр жением, задаваемым делител ми напр жени на резисторах 7,8 и 9ДО.The bases of transistors 1 and 2 are supplied with antiphase voltage from the outputs of phase-inversion cascade 4 through separator capacitors 5 and 6. At the common emitter output of transistors 1 and 2, there is a pulsating voltage of double frequency, combined with constant voltage, set by divider voltage resistors 7.8 and 9DO.

Суммарное напр жение пгютупает резисторы 11 и 12 на коллектор и базу транзистора 13. На коллекторе транзистора 13 существует перемен 1ое напр жение двойной частоты, амплитуда которого пропорциональна квадрату амплитуды вход1ГОГО напр жени , поступающему на вход квадратора. При этом реализуетс операци The total voltage of the resistors 11 and 12 on the collector and the base of the transistor 13. On the collector of the transistor 13, there is a change in the first voltage of double frequency, the amplitude of which is proportional to the square of the amplitude of the input of one voltage applied to the input of the quadrant. In this case, the operation

A -AVos2A -AVos2

AsihX - Asiti xДоказать это можно следующим. Известно , что ток коллектора транзистора в рабочей точке определ етс AsihX - Asiti x This can be proved as follows. It is known that the collector current of the transistor at the operating point is determined by

UJM Ujm

где п, величина зар да электрона} К - посто нна Больцмана; Т .- температура транзистора; U ,- - напр жениеwhere n, the value of the electron charge} K is the Boltzmann constant; T.- transistor temperature; U, - - voltage

Озо ,Ozo,

смещени база-эмиттер; 3 -теоретический обратньш ток коллектора; vn -констата , близка к единице.base emitter offset; 3-theoretical reverse collector current; vn -constant close to unity.

Приращение коллекторного тока при увеличении напр жени база-эмиттер рав (),The increment of the collector current with increasing voltage base-emitter equal to ()

;;

где к - тангенс угла наклона пр мой именени напр жени база-эмиттер.where k is the tangent of the angle of inclination of the direct voltage-to-base-emitter voltage.

Использу разложение функции е в р д Тейлора, получимUsing the decomposition of the function in the Taylor series, we get

(кЧ. )(cn)

Приращетше напр жени на коллекторе транзистора при одновременном линейном изменетши напр жени питани и тока базы равноThe increase in the voltage across the collector of the transistor with simultaneous linear variation of the supply voltage and the base current is equal to

КЗДKZD

xVxV

.и --кх-лз -р --кх-кз и,кгде К - тангенс угла наклона пр мо;й линейного изменени напр жени питани ;.i - kkh-lz-p - kkh-kz and, where K is the tangent of the angle of the straight line voltage of the supply voltage;

R, сопротивлеьше коллекторной нагрузки .R, resistance to collector load.

При равенстве членов Кх и К , приращение напр жени на коллекторе пропорционально квадрату изменени папр жеш1 питани .If the Kx and K terms are equal, the voltage increment on the collector is proportional to the square of the change in power supply.

В предлагаемом квадраторе с помощью резистора 12 обеспечиваетс выполнение равенства первых двух членов в выражении дл л и . Это равенство выполн етс за счет посто нного напр жени UQ при отсутствии переменного напр жени .In the proposed quad, the resistor 12 ensures that the first two terms are equal in the expression for l and. This equality is accomplished by the constant voltage UQ in the absence of a variable voltage.

Таким образом, введение одного транзистора вместо двух цепочек последовательно соединенгатх диодов в известном устройстве позвол ет упростить устройств и расширить динамический диапазон его работы без увеличени числа квадратирующих элементов.Thus, the introduction of one transistor instead of two chains of series-connected diodes in a known device allows one to simplify devices and expand the dynamic range of its operation without increasing the number of square elements.

573573

Псюледовательно включенные диоды наход тс в активном режиме за счет тока делителей напр жени и тока, обеспечиваемого резистором 17. Величина падени напр жени на диоде и его изменение при изменении температурьт зависит от велишны тока через диод. Тем самым обеспечиваетс необходимое изменегше напр жени на базах транзисторов 1 и 2 при изменении температуры. Дополнительный транзистор 14 обеспечивает температурную стабилизацию режима транзистора 13. In this case, the included diodes are in active mode due to the current of the voltage dividers and the current provided by the resistor 17. The magnitude of the voltage drop across the diode and its change with changing temperature depends on the magnitude of the current through the diode. This provides the necessary variable voltage across the bases of transistors 1 and 2 as the temperature changes. Additional transistor 14 provides temperature stabilization of the mode of the transistor 13.

Введение второго транзистора и указанное включение последовательно соединенных диодов позвол ет Стабилизировать работу устройства при изменетши температуры .The introduction of the second transistor and the indicated switching on of the series-connected diodes allows the device to stabilize when the temperature changes.

В квадраторе можно получить диапазон измене ш выходного переменного напр жени более 60 дБ при напр жегоо питани всего лишь 12,6 В. Настройка квадратора осуществл етс регулировкой тока базы квадрирующего транзистора 13 с помощью резисторов 12 и 15.In the quad, you can get a range of varying output AC voltage over 60 dB with a supply voltage of only 12.6 V. Adjusting the quad is done by adjusting the base current of the quadrating transistor 13 using resistors 12 and 15.

Дл квадратичного детектировани достаточно включить конденсатор параллельно выходу квадратора. При этом уменьшение посто нной составл ющей на выходе пропоршюнально квадрату увеличени напр жени сигнала на входе. При квадратичном детектировании расшир ет™ с динамический диапазон работы устройства , так как средний квадрат напр жени всегда меньше амплитудного значени .For quadratic detection, it is sufficient to turn on the capacitor parallel to the quad output. At the same time, the decrease in the constant component at the output is proportional to the square of the increase in the voltage of the signal at the input. For quadratic detection, it expands the dynamic range of the device, since the average square of the voltage is always less than the amplitude value.

При вкшочегши на выходе устройства усилител -инвертора посто нного тока приращение посто нной составл ющей напр жени на выходе усилител пропорционально квадрату увеличени напр - жени на входе устройства.When the output device of the inverter DC amplifier is switched on, the constant component of the output voltage of the amplifier is proportional to the square of the voltage increase at the input of the device.

Предложенный квадратор позвол ет строить измерительные устройства дл измерени напр жений произвольной формы с большим коэффициентом пика. Больша прот женность квадратичной характеристики особеюю важна при разработке и построении цифровых измерительных устройств, работающих в автоматическом режиме измерени ,The proposed quad allows building measuring devices for measuring voltages of arbitrary shape with a large peak coefficient. The large quadratic characteristic characteristic is important in the development and construction of digital measuring devices operating in the automatic measurement mode,

При использовании квадратора в передатчиках , работающих на четных гармониках напр жени задающего генератора при переходе с поддиапазона на поддиапазон , возможно обеспечить выигрыш в выходной мощности передатчика, особенно на верхних поддиапазонах, где про126&When using a quad in transmitters operating on even harmonics of a master oscillator voltage when switching from subband to subband, it is possible to ensure a gain in transmitter output power, especially on the upper subbands, where Pro is 126 &

центное содержание требуемых гармого ческнх составл ющих очень мало.The centric content of the required garlic components is very small.

формула изобретени invention formula

Kвaдpaтop содержащий цепочку из последовательно соединенных компенсирующих диодов, а также фазоийверсный каскад, вход которого вл етс входом квадратора , а его выходы через разделительные конденсаторы соединены с базами соответствующих транзисторов, коллекторы которых соединены между собой, резистивные делители напр х ени , средние выводы которых соединень с базами соответствующих транзисторов, свободные выводы первых резисторов резистивных деш телей напр жени соединены между собой, а свободные выводы вторых резисторов резистивных делителей напр жени подключеги, к шине питающего напр жени , отличаюшийс тем, что, с цеДью расширени динамического диапазона, он содержит дополнительные транзисторы и токозадаю- ш.ке резисторы, первый из которых включен между щи ной питающего напр же- юш и общим выводом первых резисторов резистивных делителей напр жени , соединенным с одним выводом цепочки из последовательно соединенных компен- ир тощих диодов, другой вывод которой соедннен с шиной нулевого потенциала коллекторы транзисторов подключены к шине питающего напр жени , эмиттеры транзисторов соединены между собой и через второй токозадающий резистор соединены с коллектором, а через третий токозадающий резистор - с базой первого дополнительного транзистора, эмиттер которого под слючен к шине нулевого потенциала , а коллектор.соединен; с выходом квадратора, база первого дополнительного транзистора соединена с коллектором и базой второго дополнительного транзистора, эмиттер которого через четвертый токозацающий резистор соединен с шиной нулевого потенциала.A quadrant containing a chain of successively connected compensating diodes, as well as a phase-shifting cascade, whose input is an input to the quadr, and its outputs through coupling capacitors are connected to the bases of the corresponding transistors, whose collectors are interconnected, resistive voltage dividers, the middle terminals of which are connected to the bases of the corresponding transistors, the free terminals of the first resistors of the resistance voltage gages are interconnected, and the free terminals of the second resistors are resis tive voltage dividers, to the supply voltage bus, characterized in that, in order to expand the dynamic range, it contains additional transistors and current-supplying resistors, the first of which is connected between the supply voltage and the common output the first resistors of resistive voltage dividers connected to one output of a chain of series-connected compensating diodes, the other output of which is connected to a potential-zero bus; the collectors of transistors are connected to the power supply bus aprons, transistor emitters are interconnected and connected via a second current-setting resistor to a collector, and through a third current-setting resistor to the base of the first additional transistor, the emitter of which is connected to the zero potential bus, and the collector connected; with the output of the quad, the base of the first additional transistor is connected to the collector and the base of the second additional transistor, the emitter of which is connected to the zero potential bus through the fourth current-contacting resistor.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Авторское свидетельство СССР К 542998, кл. Q Об G 7/20, 1976.1. Author's certificate of the USSR K 542998, cl. Q About G 7/20, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 444205, кл. С 06 С 7/2О, 1974 (прототип).2. USSR author's certificate number 444205, cl. C 06 C 7 / 2O, 1974 (prototype).

Claims

Claim

A quadrator containing a chain of series-connected compensating diodes, as well as a phase inverse cascade, the input of which is the input of the quadrator, and its outputs are connected through the dividing capacitors to the bases of the corresponding transistors, the collectors of which are connected to each other, resistive voltage dividers, the middle terminals of which are connected to the bases of the corresponding transistors, the free terminals of the first resistors of the resistive voltage dividers are interconnected, and the free terminals of the second resistors of the resistor The main voltage dividers are connected to the supply voltage bus, which is characterized in that, in order to expand the dynamic range, it contains additional transistors and current-sensing resistors, the first of which is connected between the supply voltage bus and the common terminal of the first resistive voltage dividers' resistors connected to one the output of a chain of series-connected compensating diodes, the other output of which is connected to the zero potential bus, the transistor collectors are connected to the supply bus I, the emitters of transistors are connected together and through a second voltage driving rezystor connected to the collector, and through the third voltage driving resistor - to the base of the first additional transistor, the emitter of which is connected to zero potential bus and kollektor.soedinen; with the output of the quadrator, the base of the first additional transistor is connected to the collector and the base of the second additional transistor, the emitter of which is connected through the fourth current-setting resistor to the zero potential bus.