Квадратор Советский патент 1983 года по МПК G06G7/20 

со ел

сг

о Изобретение относится к вьпшслигепЫ ной технике, в частности к устройства. пля поаведения в квадрат электрических сигналов, используемых в аналоговых вы числительных систек1ах. Известно устройство для возведения квадрат аналоговых величин, содержащее балансировочный резистор и два полевых транзистора 1. Это устройство .отличается простотой реализации, однако, не обеспечивает дос таточной точности вьтолнения операции возведения в квадрат. Наиболее близким техническим решением к пре.цлагаемому является квадратор, содержащий дифференциальный опера усилитель, выход которого является выходом квадратора, и пару согл сованных полевых транзисторов, затворы которых соединены, балансировочный резистор, исток второго полевого транзистора пары соединен с его затвором и является входом ква.аратора, сток соединен с инвертирующим входом дифференци ального операционного усилителя, исток первого полевого транзистора пары соединен с инвертирующим входом С2. I-., Недостатки прототипа -низкая точность и температурная нестабильность квааратор Целью изобретения является повышени точности и температурной стабильности квАоратора. Поставленная цепь достигается тем, что в квадратор, содержащий первый дифференциальный операционный усилитель, токоза,аа10щий резистор, первый и второй квадратирующие полевые транзисторы, затворы которых объединены, сток первого квадратирукицего полевого транзистора соединен с первым входом ква цротора, а исток соединён с инвертируюш1Ем входом первого Д1фференциального операционного усилителя, выход которого является выходом ква,аратора, введены второй дифференциальный операционный усилитель, инвертирующий операционный усилитель и масштабирующий элемент, причем масштабирующий элемен подключен межпу инвертирующим входом и выходом первого дифференциального операционного усилителя, сток второго квадратирующего полевого транзистора соед1шен со вторым входом квадратора, а исток соединен с инвертирующим входом второго дифференциального операцион ного усилителя, выход которого подключен к ойцему выводу затворов первого и второго квадратирукяцих полевых транзисторов, вход квадратораподключен ко входу инвертирующего операционного усилителя, выход которого через токозадаюший резистор соединен с инвертирующим входом второго дифференциального операционного усилителя. На чертеже приведена схема ква,цратора. Квадратор содержит квадратирующие полевые транзисторы 1 и 2, ди}х})еренциальные операционные усилители 3 и 4, инвертирующий операционный усилитель 5, масштабирующий элемент 6, токоза,цаюший резистор 7. В качестве пары согласованьтх ква,аратируквдих полевых транзисторов можно использовать микросхему К140УД14. В качестве дифференциальных операционных усилителей могут быть использованы микроэлектронные усилители типа К14О4Д14. Масштабирукяшй элемент 6 может быть выполнен в вкае резистора, в этом случае элементы 1, 4 и 6 образуют масштабирующий операционный усилитель, у которого изменением величины сопротивления 6 можно изменять коэффициент передачи, т. е. изменять масштаб сигнала на выходе квадратора. Масштабирующий элемент 6 может быть также выполнен в випе параллельно соеаиненных ковденсатора и резистора, в этом случае сигнал до поступления на выход поавергаетсямасштабирЬваниго и фильтрации. Квадратор работает с однополярными входными сигналами следующик образом. На первый вход ква,аратора подается входной электрический сигнач X g,) на второй вход подается электрический cигHJaл У.ЭХ Ufty«2 полярность которого совпадает с полярностью первого входного сигнала. Первый входной сигнал у поступает а вход инвертирукяцего операционного усилителя 5, с выхода которого через окоза,аающий резистор 7 поступает на нвертирующий вход второго дифференциалього операционного усилителя 3. Одноременно второй входной сигнал Xj,)( оступает на сток второго квадратируюего полевого транзистора 2. Выходной сигнал второго дифференцильного операционного усилителя 3, посупая на затворы квадратирующих полеьк транзисторов I и 2, изменяет их роводимость {проводимость их каналов) о тех пор, пока токи через второй квадатирукядий полевой транзистор 2 и токоадаюший резистор 7 не уравняются. Ток, протекающий от источника входного сигнала через первый кв дратируюший полевой транзистор I на инвертирую щий вход первого пифференииального операци онного усилителя 4, поступает на выход квад- ратора с коэффициентом определяемым масштабируюшим элементом 6. В процессе работы квадратора величина тока 17 через второй квадратируюший полевой транзистор 2 поддерживает- ся вторым дифференциальным операционным усилителем 3 равной величине тока 37 , протекакяцего с выхода инверт1фуюшего операционного усилителя 5 через токозадающий резистор 7, поэтому 17. }, В свою очередь (коэффициент передачи инвертирующего оп рационного усилителя принят равным I), где 6 2. Q 7 - проводимость второго квадратирукяцего полево го транзистора 2 и токозадающего резисто ра 7, Так как Э - ЭтоUftXiQi-Ufex Gоткуда Q,,- . Выходной сигнал U0bix где Q - проводимость первого, квадратирующего полевого транзистора; R - сопрот1шление резистора 6; За - значение тока, протекающего через первый квадратирумший полевой транзистор I, Так как квадратируюшие полевые транзисторы I и 2 имеют идентичные хараетеристики и управл5пащие сигналы на их затворах равны, то 1 Gr-Ql . Подставляя в (2) вместо Q значение Q из (I), получаем Овх,)(,Сл bbix- n.CaRfe ипи| , где Кг Таким образом, сигнал ва выходе квадратора 1фопорционалек квадрату входного сигнала и имеет знак плюс. Технико-экономический аффект квадратора заключается в повышении точности и температурной стабильности квЕ цратора.

ffixi

0-

&

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.