Квадратор

 

<>741282

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву Р 634302 (22) Заявлено 231078 (21) 2677343/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 1506.80. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 1806.80 (51)М. Кл.

G 06 G 7/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

С.В. Андреев и В.И. Губарь

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) КВАДРАТОР

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в измрителях эффективного напряжения. 5

По авт. св. 9 634302 известен квадратор, содержащий суммирующий операционный усилитель, выход которого является выходом квадратора,. п диодных ограничителей, первый вход каждо- 10 го из которых соединен с шиной входного напряжения квадратора, второй вход — с шиной напряжения смещения, а.выход каждого i-ro диодного ограничителя (1=1,2,...,n-1) соединен с со-15 ответствующим входом каждого последующего диодного ограничителя и с соответствующим входом суммирующего операционного усилителя, масштабирующий элемент, вход которого подключен 2() к шине входного напряжения.квадратора, а выход — к соответствующему входу суммирующего операционного усилителя.

При пре ; зовании переменного на-25 нряжения таким квадратором на частотах выше 1 кГц возникает частотная погрешность, обусловленная тем, что на каждый, кроме первого, диодный ограничитель кроме входного напряжения 30 поступают напряжения с других диодных ограничителей, задержанные ими на разное время. Причем эта погрешность тем больше, чем больше количество диодных ограничителей, При малом их количестве увеличивается погрешность аппроксимации.

Целью изобретения является повышение точности квадратора.

Это достигается тем, что в квадратор введены второй суммирующий операционный усилитель и нелинейный эле-мент, причем один вход второго суммирующего операционного усилителя подключен к входу квадратора, а остальные входы подключены к выходам соответствующих диодных ограничителей, выход второго суммирующего операционного усилителя соединен с входом нелинейного элемента, выход которого подключен к соответствующему входу первого суммирующего операционного усилителя.

На фиг. 1 представлена схема квадратора; на фиг. 2 изображены диаграммы, поясняющие его работу.

Квадратор содержит суммирующий операционный усилитель 1, и диодных ограничителей 2.1,2.2,,2.п первый

74128

45 вход каждого из которых соединен с шиной входного напряжения квадратора, второй вход — с шиной напряжения смещения, а выход каждого 1-ro диодного ограничителя соединен с соответствующим входом каждого последующего диодного ограничителя и с соответствующим входом суммирующих операционных усилителей 1 и 3, при этом один вход суммирующего операционного усилителя

3 соединен с шиной входного напряжения, а его выход — с входом нелинейного элемента 4 (с приблизительно квадратичной характеристикой), выход которого соединен с соответствующим входом суммирующего операционного усилителя 1.

Рассмотрим работу квадратора, когда n=2, Uswuaxc= 1 Bi Пса — 1 В °

При этом коэффициенты передачи диодных ограничителей 2.1,2.2 и суммирующего операционного усилителя 3 равны; 20

% 1

2 2

1 1

К = 2;

4 1 4 к = К

Г

При нулевом в ходи ом í anp яжени и

Пь„квадратора выходное напряжение

U,„ равно нулю. При изменении напря1 жения U от нуля до — В диодные огра- 30 ь 1 4 ничители закрыты напряжением Uc, поэтому напряжения U< и U< равйы нулю, напряжение Uc на выходе суммирующего операционного усилителя 3 изменяется линейно (см. фиг. 2), а напряжение

U на выходе нелинейного элемента 4 (с приблизительно квадратичной характеристикой) изменяется приблизительно по квадратичному закону до величи1 40 ны — — В. Выходное напряжение сум16 мирующего операционного усилителя 1 повторяет напряжение U .

При U = — В открывается диодный

М ограничитель 2.2 и при изменении U>z от - -до — В напряжение U íà его

1 1

2 2. выходе изменяется линейно до — — 4 В, оно. вычитается из напряжения Пэйна 50 суммирующем операционном усилителе 3 и приводит к линейному изменению на% 1 пряжения U от — † до О. Соответс 16

+ ственно напряжение и на выходе ли- 55 нейного элемента 4 изменяется приблизительно по квадратичному закону от — В до О. Выходное напряжение U<

16 диодного ограничителя 2.2, складываясь в суммирующем операционном уси. лителе 1 с выходным напряжением U нелинейного элемента, дает изменение

1 «1 напряжения U>»> от 16 до «4 В по приблизнтельно квадратичному закону. При

U = — В открывается диодный ограниВ 2 читель 2.1. При Ue„= 4 В закрывается диодный ограничитель 2.2. B результате (см. фиг. 2) получается кусочноквадратичная аппроксимация квадратичной зависимости U,„ от U „. В качестве нелинейного элемента можно использовать, например, нелинейные полупроводниковые сопротивления (варисторы) .

Максимальная приведенная погрешность аппроксимации предлагаемого квадратора уменьшается по сравнению с погрешностью прототипа при одинаковом количестве диодных ограничите1 лей в — раз где 6 — приведенная

46 погрешность неквадратичности функции преобразования нелинейного элемента

4. Например, при Ю = 5Ъ уменьшение

1 погрешности составляет 4 „05

4 н,0 — 5 раз. При одинаковой погрешности аппроксимации требуется, следовательно, меньшее количество диодных ограничителей, благодаря чему уменьшается частотная погрешность. Максимальная приведенйая погрешность предлагаемого квадратора д

Y — ж то есть погрешность неквадратичности

d нелинейного элемента уменьшается в 2 " раз.

Был испытан макет квадратора по предложенной схеме с двумя диодными ограничителями. В качестве нелинейного элемента использовался квадратор с кусочно-линейной аппроксимацией с погрешностью д = 5В. Результирующая приведенная погрешность составляла около 0,3%. Квадратор по схеме прототипа с двумя диодными ограничителями имел бы погрешность

1 1

4. 2 4 ° 2 формула изобретения

Квадратор по авт. св. 9 634302, отличающийся тем, что, с целью повышения его точности, в него введены второй суммирующий операционный усилитель:и нелинейный элемент, причем. один вход второго суммирующего операционного усилителя подключен к входу квадратора, а остальные входы подключены к выходам соответствующих диодных ограничителей, выход второго суммирующего операционного усилителя подключен к входу нелинейного элемента, выход которого подключен к соответствующему входу перaoro суммирующего операционного усилителя. к „Г (b

Гб

4 2 4ytg . Ф

ЦНИИПИ Эаказ 3205/48 Тирам 751 Подписное

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

lb

V»i

9) ищ

W) 741282

Д Ч