Квадратор

 

КВАДРАТОР, содержащий первый ди|)ференциальный операционный усилитель , токоаадаюшкй резистор, первый и второй кввдратируюшие полевые транзисторы , затворы которых объединены, сток первого квасфатирующего полевого транзистора соединен с первым входом ква,аратора , а исток соединен с инвертирующим входом первого дифференциального операifeoHHoro усилителя, выход которого является выходом квэдратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и температурной стабильности квадратора, в него введены второй д14ференциальный операционный усипигель, инвертирующий операционный усилитель и масштабирующий элемент, причем масштабирующий элемент попключен между инвертирующим вхоаом и выходом первого аифференциального операционного усилителя, сток второго ква.аратирук1цего полевого транзистора соединен со BfopbiM входом квадратора, а исток соединен с инвертирующим входом второго ди}|фереш1иального операционного усилителя, выход которого подключен к о&пему выводузатворов i fe« первого и второго квадратируюших полевых транзисторов, вход ква цратора подключен ко входу инвертирующего операционного усилителя, выход которого через токозадаюший. резистор соединен с miBepтирующим входом второго дифференциального операционного усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(щ G06 G 7/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ%БЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3359732/:l 8-24 (2 2) 04.12.81, ! (46) 15.08.83. Бюл. М 30 (72) Ю. С, Мальцев и В. й, Шевченко (71) Омский орцена Ленина завоц точных электрических приборов "Электроточприбор» (53) 681.335(088Я) (56) 1. Авторское свццетельство СССР

М. 416704, кл. 606 6 7/20, 1972, 2. Авторское свидетельство СССР

% 824228, кл. GO66 7/20, 1979 (прототип) . (54) (57) KBAQPATOP, содержащий первый дифференциальный операционный усилитель, токозадаюший резистор, первый и второй квадратирующие полевые транзис.торы, затворы которых объединены, сток первого «вацратирующего полевого транзистора соединен с первым вхоцом квацра тора, а исток соединен с ннвертиррошим входом первого дифференциального операцйонного усилителя, выход которого явля»

„SU;„, 1035616 A ется выходом квадратора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и температурной стабильности квадратора, в него ввацены второй дифференциальный операционный усилитель, инвертнруюший операционный усилитель и масштабируюшнй элемент, причем масштабируюший элемент подключен между инвертирующим BKQBOM u выходом первого цифференциального операционного усилителя, сток второго квадратирукщего полевого транзистора соединен со вторым входом квадратора, а исток соединен с инвертирующим входом второго дирференциального операционного усилителя, выход которого подключен к общему выводу затворов первого и второго квццратирукщих полевых транзисторов, вход квадратора подключен ко входу инвертирукмцего операционного усилителя, выхоц которого через токозадаюший резистор соединен с инвертирукщим входом второго циффереицнального операционного усилителя.

1 1035

Изобретение относится к вычислитель ной технике, в частности к устройствам

I для возведения в квадрат электрических сигналов, используемых в аналоговых вычислительных системах. 5

Известно устройство для возведения в квадрат аналоговых величин, содержащее балаисировочный резистор и пва полевых транзистора (1J.

Это устройство отличается простотой реализации, однако, не обеспечивает достаточной точности выполнения операции возведения в квадрат.

Иаиболее близким техническим решением к прецлагаемому является квапратор, содержащий, дифференциальный операционный усилитель, выход которого является выходом квадратора, и пару согласованных полевых транзисторов, затворы которых соединены, балансировочный ре- 20 зистор, исток второго полевого транзистора пары соединен с его затвором и является входом квадратора, сток соединен с инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, исток первого полевого транзистора пары соединен с инвертирующим входом (2).

Недостатки прототипа -низкая точность и температурная нестабильность квадратора. Целью изобретения является повышение ( точности и температурной стабильности квадр&тор а»

Поставленная цель достигается тем, что в квадратор, содержащий первый дифференциальный операционный усили35 тель, токозадавщий резистор, первый и второй квадратирующие полевые транзисторы, затворы которых объединены, сток первого квапратирующего полевого

40 транзистора соединен с первым входом квадратора, а исток соединен с инвертируюшим входом первого дирференциального операционного усилителя, выход которого является выходом квадратора, 45 введены второй дифференциальный операционный усилитель, инвертируюший операционный усилитель и масштабирующий элемент, причем масштабирующий элемент подключен между инвертирующим входом и выходом первого дифференциального

50 операционного усилителя, сток второго квадратирующего полевого транзистора соединен со вторым входом квапратора, а исток соединен с инвертирукяцим вхо,дом второго дифференциального операционного усилителя, выход которого подключен к общему выводу затворов первого и второго квацратирующих полевых транзисторов, вход квалратора подключен ио входу инвертирующего операционного усилителя, выход которого через токозадаю- щий резистор соединен с инвертирукхцим входом второго дифференциального операционного усилителя.

На чертеже приведена схема квапратора.

Квадратор содержит квапратируюшие полевые транзисторы 1 и 2, дифференциальные операционные усилители 3 и 4, инвертирующий операционный усилитель 5, масштабирующий элемент 6, токозадакюций резистор 7.

В качестве пары согласованых квадратирующих полевых транзисторов можно использовать микросхему К140УД14.

В качестве дифференциальных операционных усилителей могут быть использованы микроэлектронные усилители типа

К1404Д14, Масштабируюший элемент 6 может быть выполнен в виде резистора, в этом случае элементы 1, 4 и 6 образуют масштабируюший операционный усилитель, у которого изменением величины сопротивления 6 можно изменять коэффициент передачи, т, е. изменять масштаб сигнала на выходе квадратора. Масштабируюшпй элемент 6 может быть также выполнен в виде параллельно соединенных конденсатора и резистора, и этом случае сигнал до поступления на выход подвергается масштабированию и фильтрации.

Квадратор работает с однополярными входными сигналами следующим образом.

На первый вход квацратора подается входной электрический сигнал Х p = О на второй вход подается электрический сигнал X gy < = (3 ó < полярность которого совпадает с полярностью первого входного сигнала.

Первый входной сигнал Х 4 поступает на вход инвертирующего операционного усилителя 5, с выхода которого через токозадаюший резистор 7 поступает на инвертируюший вход второго дифференциаль— ного операционного усилителя 3, Одновременно второй входной сигнал Х j а поступает на сток второго квапратирующего полевого транзистора 2.

Выходной сигнал второго дифференциального операционного усилителя 3, поступая на затворы квадратируюших полевых транзисторов 1 и 2, изменяет их проводимость (проводимость их каналов) до тех пор, пока токи через второй квадратирующий полевой транзистор 2 и токозадающий резистор 7 не уравняются.

1035616

B свою очередь 0В "6 "Е

Ьх„6 Ьх„

J =0

1 ВХ2 2

"ВЫХ "ВХ Р6

ВХ2

О ф или! 0в х К )в)( 6 Сп

"= — =сонъ

Ов„

Ток, протекающий от источника входного сигнала через первый квадратирующий полевой транзистор 1 па инвертирующий вход первого дифференциального операционногоусилителя 4, поступаетна выход квад- 5 ратора с коэффициентом определяемым масштабируюшим элементом 6.

В процессе работы квадратора величина тока 3q через второй квадратирующий полевой транзистор 2 подцерживается вторым дифференциальным операционным усилителем 3 равной величине тока

72, протекающего с выхода инвертирующего операционного усилителя 5 через токозадающий резистор 7, поэтому 3 = 3 . 5 2 вход G7 (коэффициент передачи инвертирующего опе) рационного усилителя принят равным 1), где G 2, G 7 — проводимость второго квадратирукицего полевого транзистора 2 и токозадающего реэисто

25 ра 7, то 0 ВХ262=0В

2 И 7

0811 07 откупа G2= ()

ВХ 2.

Выхоцной cm Ban 06!Х +R вх, (311 (2) где g проводимость первого квадратирующега полевого транзистора; — сопротивление резистора 6;

1 — значение тока, протекающего

Ъ через первый квадратирующий полевой транзистор I.

Так как кввдратируккпие полевые транзисторы 1 и 2 имеют идентичные хараетеристики и управляющие сигналы на их затворах равны, то

1 „= 2

Подставляя в (2) вместо Cj „значение 5 из (1), получаем

Таким образом, сигнал на выходе квадратора пропорционален квадрату входного сигнала и имеет знак плюс.

Технико-экономический эффект квацратора заключается в повышении точности и температурной стабильности квацратора.

1035616

Составитель B. Жирнова

Редактор А. Йолинич Техред К.Мыцьо,Корректор И. Ватрушкина

Закю 5834/50 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, S, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4