Устройство для возведения в квадрат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В КВАДРАТ, содержащее нелинейный элемент , выполненный на полевом транзисторе , дифференциальный операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен первый масштабный резистор, выход дифференциального операционного усилителя является выходом устройства, инвертирующий вход дифференциального операционного усилителя подключен к стоку полевого транзистора , исток которого подключен к шине нулевого потенциала, и через второй масштабный резистор - к вхсду устройства, подключенному к первому выводу резисторного делителя напряжения , второй выёод которого подключен к шине нулевого потенциала, средний вывод, резисторного делителя напряжения подключен к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, отличающееся тем, чтот с целью повышения точности воспроизведения квадратичной зависися мости, затвор полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала ел со р 1йь

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

093 (11) 3(58 G 06 G 7 20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3530605/24-24 (22) 06.01.83 (46) 30. 07.84. Вюл. Р 28 (72) A.C.Äåëåö (71) Главная астрономическая обсерва-. тория AH УССР (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 824228, кл. G 06 G 7/20, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

9 446071, кл. G G 7/163, 1972 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В

КВАДРАТ, содержащее нелинейный элемент, выполненный на полевом транзисторе, дифференциальный операционный усилитель, в цепь отрицательчой обратной связи которого включен первый масштабный резистор, выход дифференциального операционного усилителя является выходом устройства, инвертирующий вход дифференциального операционного усилителя подключен к стоку полевого транзистора, исток которого подключен к шине нулевого потенциала, и через второй масштабный резистор — к входу устройства, подключенному к первому выводу резисторного делителя напряжения, второй вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, средний вывод резисторного делителя напряжения подключен к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что-, с целью повьыения точности

Ь воспроизведения квадратичной зависимости, затвор полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала

С:

1105904

t0 го транзистора пары соединен с инвертирующим входом, а сток — с выходом 15 операционного усилителя, исток второго полевого транзистора пары соединен с его затвором и является входом устройства, а сток соединен с инвертирующим входом операционного усилителя (1 .

Недостатком этого устройства явля20

25 по техничссКой сущности является устройство для возведения вквадрат,,со1 ержащее нелинейный элемент, выпол" енный на полевом транзисторе, дифферейциальный операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен первый масштабный резистор, выход дифференциального операционного усилителя является йы35 подключен к шине нулевого потенциала, средний вывод резисторного делителя 45 напряжения подключен к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилителя (2).

Недостатком данного устройства является низкая точность работы.

Цель изобретения — повышение точ" ности воспроизведения квадратичной зависимости. исток которого подключен к шине нуле-65

Изобретение относится к измерительной и аналоговой вычислительной технике и предназначено для возведения в квадрат электрических сигналов.

Известно устройство для возведения в квадрат, содержащее операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, пару согласованных полевых транзисторов, затворы которых соединены, балансировочный резистор, включенный между неинвертирующим входом операционного усилителя и шиной нулевого потенциала устройства, исток первого полевоется несоблюдение квадратичной зависимости выходного сигнала от входного.

Наиболее близким к предлагаемому ходом устройства, инвертирующий вход дифференциального операционного усилителя подключен к стоку полевого транзистора, исток которого подключен к шине нулевого потенциала и через второй масштабный резистор - к входу устройства, подключенному к первому выводу резисторного делителя напряжения, второй вывод которого

Поставленная цель достигается те, что в устройстве, содержащем нелинейный элемент, выполненный на полевом транзисторе, дифференциальный операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен первый масштабный резистор, выход дифференциального операционного усилителя является выходом устройства, инвертирующий вход дифференциального операционного усилителя подключен к стоку полевого транзистора, 55

60 вого потенциала, и через второй масштабный резистор — к входу устройства, подключенному к первому выводу резисторного делителя напряжения, второй вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, средний вы" вод резисторного делителя напряжения подключен к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, дополнительно затвор полевого транзистора подключен к шине нулевого потенциала.

На чертеже представлена схема устройства для возведения в квадрат.

Устройство для возведения в квадрат содержит нелинейный элемент 1, дифференциальный операционный усилитель 2, первый 3 и второй 4 масштабные резисторы, резисторный делитель напряжения 5,6.

Устройство для возведения в квадрат работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход устройства (считая операционный усилитель 2 идеальным ) на его входах формируются напряжения

Овх и = —, R+ ч

u u=-(Эе„„) t-,=u,ыД--3 R„, где U „ — -напряжение на входе устройства;

U+,0 — напряжения на неинвертирующем и инвертирующем входах усилителя соответственно;

Р„,Р,гч — сопротивления резисторов 4б соответственно; нелинейное сопротивление по2 левого транзистора;

3 — ток, протекающий по резистору

3 — ток,протекающий с выхода опеЕых рационного усилителя 2 по резистору обратной связи 3.

Для идеального операционного усилителя справедливо и,=u и используя это, получим ех

Напряжение на выходе устройства еых еых где R — сопротивление резистора обратной связи 3.

Вольт-амперная характеристика полевого транзистора достаточно точно аппроксимируется выражением

2 1 зи1 (0 -Ьн 1г хр —— 0, где Ь вЂ” коэффициент характеристики полевого транзистора;

О - напряжение отсечки;

1105904 г выи вz R +

Ъйт„

U (р + „ 2„вх (R (R — — -0, Составитель Н.Зайцев

Редактор С.Тимохина Техред О. Неце Корректор В.Гирняк

Заказ 5603/39 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

0 — напряжение затвор-исток;

Ос„ — напряжение сток-исток;

6, — проводимость открытого канала.

Величина нелинейного сопротивления полевого транзистора 4. "о

Зс 1 си .где t- — сопротивление канала полевого транзистора при U = О.

Выражение для выходного сигнала устройства при U = U„

Для компенсации линейного члена значения сопротивлений резисторов должны удовлетворять условию откуда следует

ЙR„v, о рр >р

2 1

Пои услови

Я „

5 R1 й2 1 о

Выражение для выходного сигнала устройства примет вид

Р(я 1) Е

1О выл jz к,+„)

Данное выражение с точностью, определяемой только точностью аппроксимации и степенью идеальности операционного усилителя, совпадает с требуемой квадратичной зависимостью.

Предлагаемая схема может работать на полевых транзисторах с каналом любого типа, как с управляемым р-П переходом так и со структурой МДП или

МОП.

В качестве базового объекта принят прототип.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с базовым объектом следующие преимущества: повышение точности воспроизведения квадратичной зависимости между входным сигналом и выходным примерно в 4 раза; расширение динамического диапазона примерно в 2 раза; упроще,ние схемы.