Устройство для возведения в степень Советский патент 1986 года по МПК G06G7/20 

1C

9

сл

СХ)

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычилительных устройствах, а также в прборостроении, в измерителях среднеквадратичных значений напряжения ил тока.

Цель изобретения - повьшение точности.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для возведения в степень.

Устройство для возведения в степень содержит четыре диода 1-4, два источника 5 и 6 опорного тока, операционный усилитель 7 и два линейны преобразователя 8 и 9 напряжение-то

Устройство для возведения в степень работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала через диоды 3 и 4 протекает постоянный ТОКисточника 6 опорного тока, значение которого 1„ . Через диоды i к 2 протекает сумма выходно;го тока источника 5 опорного тока, i равного 2 1, и выходного тока источника 6 опорного тока.

В результате того, что направления токов указанных исто 1ников опорного тока по отношению к шине нулевого потенциала противоположны, значение постоянного прямого тока диодо 1 и 2 также равно 1„.

Возможность использования в устройстве диодов Шоттки, обладающих чрезвычайно малой инерционностью и близкими по значениям параметрами Cf и 1д, позволяет достигнуть малыхзначений частотной погрешности устройства в широком диапазоне частот. Зависимость величины тока, протекающего через диод, от величины приложенного к р-п -переходу этого диода напряжения с достаточно малой погрешностью определяется уравнением

и

().

1 I,

1о ток насыщения;

где - напряжение на диоде;

кТ СРт V температурный потенциал.

При прямых напряжениях на диоде, S- десять и более раз превьшшющих значение ср, единицей в этом уравнении можно пренебречь и в этом случае справедливо следующее выражение для напряжения на диоде

Чг1п i

и

0

При появлении напряжения (J., на

входе устройства через выходную цепь линейного преобразователя 9 напряжение-ток и диод 2 протекает ток, значение которого i в любой момент времени прямо пропорционально напряжению входного сигнала Ug,. Коэффициент преобразования линейного преобразователя 9 напряжение-ток равен , .

Через первый диод 1.протекает . выходных токов линейных преобразователей 8 и 9 напряжение-ток. Поскольку в устройстве коэффициент преобразования второго линейного

5 преобразователя 8 напряжение-ток в

два раза больше, чем у второго и Kg - 2К,, то и через диод 1 выходные токи линейных преобразователей 8 и 9 напряжение-ток протекают в противоположных направлениях, значение составляющей тока диода 1, пропорциональной напряжению входного сигнала, также равно t .

Таким образом, через каждый из диодов 1 и 2 устройства протекает

постоянный прямой ток 1 и ток I ,

пропорциональный напряжению входного сигнала. В этом случае значения сое-, тавляюпщх напряжений диодов 1 и 2, связанных только с протеканием через них тока i , могут быть получены из уравнения

1п+| . L

u... / ;| р

о 0 п Для тех случаев, когда мгновенные

значения |i| 1, справедливо разложение напряжения U в следующий-.. степенной ряд:

U-cf l-l-et l-il-l-,.-.It-i(fj4(t)4(

п х-п

Так как два одинаковых диода 1 и 2 соединены последовательно разноименными выводами и в них протекает йостоянный прямой ток 1 и противоположно направленные токи, значения которых равны i, составляющая напряжения пары диодов 1 и 2, связанная с током 1, определяется выражением

:«,,,u,ni,.«4-(tU(i7f--.

Эта составляющая не содержит членом

с нечетными степенями отношений -

Т-п

что свидетельствует о компенсацииих в такой схеме устройства в результа3те принятого выбора величин и напра лений токов, протекающих через диод При |i| 0,1 . 1 в выражении для составляющей напряжения пары диодов членами со степенями отношения iначиная с четвертой, ножно пренебречь о погрещностью, не превьшающей 0,5%. В этом случае напряжение, поступающее на вход операционного усилителя 7, / ; ) 1 И.,г-чД7)-ч. и пропорционально квадрату входного сигнала Аддитивная погрешность устройства, связанная с шумами диодов, може быть значительно уменьшена при использовании вместо каждого из четырех диодов, четырех групп диодов, соединенных последовательно разноименными вьгаодами и выполненных на одном кристалле полупроводника. Каждая из групп диодов должна иметь оди наковое количество диодов. Для того, чтобы дополнительная погрешность преобразования, связанная с протеканием части выходных токов каждого из источников опорного тока и линейных преобразователей напряжение- ток через выходные цепи дру гих источников опорного тока и линей ного преобразователя напряжение-ток была скомпенсирована, выходные сопро тивления указанных элементов должны 034 быть высокими (в сотни раз дожны превьшгать сопротивления диодов) . Формупа изобретения Устройство для возведения в степень, содержащее операционный усилитель, соединенный неинвертирующим входом с шиной нулевого потенциала и первым выводом первого источника опорного напряжения тока, подключенного вторым выводом к инвертирующему входу операционного усилителя, две ветви, каждая из которых содержит два последовательно соединенных диода, включенных согласно, первые вьтоды ветвей соединены между собой, второй источник опорного тока, соединенный первым выводом с шиной нулевого потенциала,отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены первый и второй линейные преобразователи напряжение-ток, входы которых соединены с входом устройства, а выходы подключены соответственно к общему выводу первой и второй ветвей, соединенному с вторым выводом второго источника опорного тока, и к общему выводу первого и второго диодов второй ветви, соединенной вторым выводом с шиной нулевого потенциала, второй вывод второй ветви соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого является выходом устройства.

быкод

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в аналоговых вычислительных устройствах, а также в приборостроении, в измерителях среднеквадратичных значений на пряжения или тока. Целью изобретения является повьппение точности, что достигается введением двух линейных преобразователей напряжение-ток и соот-; ветствующих связей. В последователь-, но соединенных разноименными выводами диодах протекает постоянный прямой ток 1 и противоположно направленные токи, значения которых равны i и пропорциональны напряжению входного сигнала. Значение составляющих напряжений диодов связано только с протеканием через них тока t . Для компенсации дополнительной погрешности выходные сопротивления источников о в опорного тока и линейных преобразоел вателей напряжение - ток должны быть высокими и в сотни раз превышать сопротивление диодов. 1 нл.