SU983720A1 - Квадратор - Google Patents

Description

(54) КВАДРАТОР

Изобретение отноеитс  к измерительной и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в электронных и цифровых вольтметрах среднеквадратического значени  переменного напр жени , а также в моделирующих устройствах и вычисли-, тельных машинах.

Известен квадратор, построенный по мостовой схеме, содержащий два полевых транзистора, источник смещени  и делители входного напр жени  и напр жени  смещени  на восьми масштабных резисторах. Данный квадратор имеет высокую точность и широкий динамический диапазон 1.

Однако в нем содержитс  большое число, подобных элементов, что затрудн ет настройку устройства, и, кроме того, он имеет малый коэффициент передачи.

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  квадратор , содержащий полевой транзистор, делитель входного напр жени , источник опорного напр жени  и сумматор, который может быть выполнен на операционном усилителе С 2 .

Известный квадратор имеет узкий динамический диапазон; ограниченный

существенной нелинейностью зависимости проводимости канала полевого транзистора от напр жени  между затвором и истоком при напр жени х за,твор-исток , близких к напр жению отсечки , т.е. в области малых входных напр жений, не позвол ет осуществить квадрирование сигнала с измен к дейс  пол рностью и, кроме того, неста10 бильность источника опорного напр жени  приводит к большой погрешности при возведении в квадрат входных напр жений.

Целью изобретени   вл етс  рас15 ширение динамического диапазона работы устройства и повышение точности квадрировани .

Поставленна  цель достигаетс  тем., что в квадратор, содержащий

20 квадрирующий полевой транзистор, сток которого подключен к входу квадратора, и суммирующий операционный усилитель, введены инвертирующий операционный усилитель и масштабный

25 резистор, причем вход инвертирующего операционного усилитё л  соединен с входом квадратора и затвором квадрирующего полевого транзистора, исток которого подключен к входу суммирую30 щего операционного усилител  и

через масштабный резистор - к выходу инвертирующего операционного усилител , а выходом квадратора  вл етс  выход суммирующего;, операционного усилител .

На чертеже представлена блок-схема квадратора.

Cвaдpaтop .содержит квадрирующий полевой транзистор 1, инвертирующий Операционный усилитель 2, суммирую-1аий операционный усилитель 3, масштабный резистор 4.

Квадратор работает следующим образом ..

Поскольку ток через масштабный .резистор 4 противоположен по направлению току через канал полевого транзистора 1, ток через резистор в це-1 пи обратной св зи суммирующего операционного усилител , равный сумме указанных токов, определ етс  выражением .

)р (.,

f

,UbG,(i) ос

. /п

де G,

проводимость полевод го транзистора при напр жении затвор-исток, равном 0;

Uj - напр жение затвор-исток, равное входному напр жению Ugx (t ) дл  любого момента времени;;

UQ- напр жение отсечки полевого транзистора ,к - коэффициент передачи инвертирующего операционного усилител  2f равнйй отношёнию проводимостей его резисторов. Преобразу  (1), получим и

вх WV-TГ-V1 xWG.(2)

ч : Подбором величины К или G можно добитьс  выполнени  равенства

k G4 GO. , О) Тогда из уравнени  (2) следует.

L()

ex

Сп.И)

R ос

Дл  выходного напр жени  имеем

15|

где G - проводимость резистора обратной св зи суммирующего операционного усилител . ,, Подставл   значениеip it) из уравнени  (4 ) в уравнение 5 , дл  выходного напр жени  окончательно

получим

с ,

/вх

(6)

U«,,xW вых - UQ е Таким образом, выходное напр жет ние пропорционально квадрату входного

Пол рность выходного напр жени  определ етс  типом проводимости канала полевого тра{1зйстора.

Дл  увеличени  температурной ста бильности квадратора масштабный резистор 4 может быть заменен сопротивлением канала полевого транзистора , имеющего параметры, близкие к параметрам полевого транзистора 1.

Таким образом, введение в схему инвертирующего операционного усилител  2 и масштабного резистора 4 обеспечило квадрирование входного сигнала без источника опорного напржени , что позволило исключить погрешность , вызванную .нестабильностью последнего, тем саыым повысив точность , и расширить диапазон входных напр жений более чем в 8 раз за счет того, что начальное напр жение затвор-исток полевого транзистора, соответвующее нулевому вхрдиому сигналу квадратора, равно не напр жению отсечки, как в известном устройстве , а нулю.

При этом обеспечиваетс  возможность квадрировани  напр жений значительно меньших, чем .у известного устройства (10-15 мВ ьместо 100150 мв;, так как при напр жени х затвор-исток, близких к нулю, величина проводимости канала полевого транзистора от напр жени  между затйором и истоком имеет линейную зависимость , а при напр жени х, близких к напр жению отсевки, эта зависимос существенно нелинейна.

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР 635498, кл. G 06 С 7/20, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР 437092, кл. G 06 G 7/20, 1974 (прототип). .