Устройство для возведения в степень сигнала электрического тока Советский патент 1984 года по МПК G06G7/20 

fV Изобретение относится к аналого вой вычислительной технике и может быть, использовано в устройствах дл нелинейной обработки сигналов. Известны устройства для возведе ния сигнала электрического тока в квадрат и извлечения квадратного корня, использующиенелинейную зависимость тока через рг -переход от приложенного к нему напряжения, содержащие замкн5Пый контур из последовательно соедийенных рп -пе реходов диодов и транзисторов, по одной части которого протекает вхо ной ток, а в другой части включен транзистор, коллекторньй ток котор i го оказывается равным входному то ку, розведенному в квадрат, или корню квадратному из величины вход ного тока С11. Недостатком этих устройств явля ется невозможность работы с показа телем степени, большим двух. Наиболее близким к предлагаемом по технической Сущности является устройство для возведения в степен сигнала электрического тока, содер жащее симметричный контзф из двух ветвей, каждая из которых состоит |из К последовательно соединенных диодов, первые выводы ветвей подключены к выходу источника напряжения, между вторым выводом первой ветви и шиной нулевого потенциала включен первый генератор опорного тока, второй вывод второй ветви является входом устройства 2. Недостатком данного устройства является необходимость Значительног изменения его схемы для разных значений показателя степени при переходе от операции возведения в степень к операции извлечения корня ст пени и наоборот, что исключает возможность программирования вида производимой операции и значения показателя степени, т.е. делает схему устройства узкоспециализированной. Кроме того, недостатком устройства является необходимость иметь в нем наличие генераторов стабильных токов, количество которых пропорционально показателю степени, что значительно увеличивает сложность .и энергопотребление устройства. Целью изобретения является получение произвольного как целого, так и дробного показателя степени и упр щение устройства. 02 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для возведения в степень сигнала электрического тока, содержащее симметричный контур из двух ветвей, каждая из которых состоит- нз (С последовательно соединенных диодов, первые выводы ветвей подключены к выходу источника напряжения, мевду вторым выводом первой ветви и шиной нулевого потенциала включен первый генератор опорного тока, второй вывод второй ветви является входом устройства, введены второй генератор опорного тока, операционный усилитель, два нелинейных элемента-транзистора, третья и четвертая ветви, каждая из которых состоит из i последовательно соеди ненных диодов, причем первые выводы третьей и четвертой ветвей подключены к эмиттерам первого и второго транзисторов, базы которых подключены к вторым выводам соответственно первой и второй ветвей, KL-1 ключей напряжения; включенных между одноименными выводами соответствующих диодов первой и второй ветвей, I ключей напряжения, включенных между одноименными выводами соответствующих диодов третьей и четвертой ветвей, выход второго генератора опорного тока подключен , к инвертирующему входу операционного усилителя и коллектору второго транзистора, выход операционного усилителя подключен к вторым вьшодам третьей и четвертой ветвей, коллектор первого транзистора является выходом устройства. На чертеже приведена электрическая схема устройства для возведения в степень сигнала электрического тока, Устройство содержит источник напряжения 1, четыре ветви 2,3,4 и 5, операционный усилитель 6, первый 7 и второй 8 генераторы опорных токов, первый и второй нелинейные элементы 9 и 10 в виде транзисторов, к-1 ключей напряжения 11,, , ..., 11, & ключей напряжения 12,...,12 j , Входной ток ijx совпадает по направлению с током ii генератора опорного- тока 8. Условие баланса мостовой схемы, образованной четырьмя, ветвями 2,3, 4 и 5 устройства, обеспечивается действием обратной связи через усилитель 6, при этом коллекторньй ток транзистора 9 третьей ветви устанавливается равным току Ij второго генератора 3 оНорного тока 7. Выходной той является коллекторным током транзистора четвертой ветви 10. Математический анализ работы устройства производится с учетом след5гющих допущений: входной ток операционного усилителя 6 пренебр мо мал в сравнении с током г, зовые токи транзисторов ветвей 4 .5 пренебрежимо малы в сравнении с токами, протекающими по ветвям р -переходы, входящие в состав ветвей, попарно относительно оси симметрии мостовой схемы имеют ид тичные значения Т и is где Т абсолютная температура перехода V% - ток насыщения обратно смещен j n-перехода. На основании изложенных додущений условие баланса мостовой схемы для случая разомкнутого сос тояния всех ключей напряжения записывается в виде .еи( V-T ft Hex где. К - постоянная Больщ ана, - электрона. Следовательно, значение выходного тока согласно (1) равно выч. ТТ J г Анализ выражений (1) и (2) дает с дующие частные случаи работы устройства. При замыкании ключа напряжения и разомкнутом состоянии всех ключей напряжения 12 ,...,1Z значение (li) оказывается равным единице и выходной ток схемь при этом равен ТвЫх т.е. устройство извлекает корень степени (9. из значення гвк при состояние остальных ключей напряж ния может быть произвольным , При замыкании ключа напряжения 12 и разомкнутом состоянии всех ключей напряжения 11 -i..., 11 it,-1 значение (g) оказывается равным единице и выходной ток схемы при зтом равен С-( т.е. устройство возводит значение tj в степень 1C причем с тояние ключей напряжения 12... может быть произвольным. 04 Промежуточные значения показателя степени возведения М и степени извлекаемого корня м могут быть подучены равными натуральному ряду чисел: М 1, 2, .... i N 1, 2, ... 12 путем замыкания соответствующих ключей напряжения 11;,,..., 11 и 12,...,12{ при соблюдении следующих правил программирования работы устройства: правило 1 - ключи напряжения 11, расположенные ниже (по чертежу) ключа напряжения 11 соответствующего nporpah mpyeMOMy значению М должны быть разомкнуты правило 2 - ключи напряжения 12, расположенные выше (по чертежу) ключа напряжения 12, соответствующего программируемому значению N , должны быть разомкнуты, правило 3 - состояние неоговоренных в правилах 1 и 2. ключей напряжения Пи 12 может быть произвольным. , Такое построение устройства значительно расширяет его функциональные возможности как по виду производимой над вхЬдным током операции возведения в степень или извлечения корня степени, так и в части значения показателя степени. Появляется принципиально новая возможность программировать одно и то же устройство на оба вида степенной зависимости и на разные значения показателей степени, которые могут принимать как целочисленные, так и дробные значения. Уменьшается до двух число необходимых для работы схемы генераторов стабильных токов, их число не зависит от значения показателя степени, что значительно упрощает схему устройства в целом и снижает энергопотребление устройства. Схема устройства высокотехнологична с точки зрения ее реализации в виде монолитной интегральной схемы при такой реализации погрешность воспроизведения степенной зависимости в диапазоне изменения входного и выходного токов 60 дБ не превышает 5% при значении показателя степени до 4, передаточная характеристика схемы имеет высокую температурную стабильность.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В СТЕПЕНЬ СИГНАЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, содержащее симметричньй контур из двух ветвей, каждая из которых состоит из К последовательно соединенных диодов, первые выводы ветвей подключены к выходу источника напряжения, меаду вторым выводом первой ветви и пмной нулевого потенциа ла включен первьй генератор опорного тока, второй вывод второй ветви является входом устройства, 6 т л ичающёеся тем, что, с целью получения произвольного как целого, так и дробного показателя степени и упрощения устройства, в него введены второй генератор опорного тока, операционный усилитель, два нелинейных элемента-транзистора, третья и четвертая ветви, каждая из которых состоитИЗ i последовательно соединенных диодов, причем первые вьгооды третьей и четвертой ветвей подключены к эмитерам первого и второго транзисторов, базы которых подключены к вторым выводам соответственно первой и второй ветвей, VC-1 ключей напряжения, включенных между одноименными вьшодами соответствукицкх диодов первой и второй ветвей, 6. ключей напряжения, включенных между одноименными каводами соответствующих диодов третьей и четвертой ветвей,вы- ход второго генератора опорного ток подключен к инвёртирукяцему входу операционного усилителя и коллектору второго транзистора, выход операционного усилителя подюиочен к вторым выводам третьей и четвертсий ветвей, коллектор первого транзистора является выходом устройства.