Квадратичный преобразователь напряжения Советский патент 1991 года по МПК G01R19/02 G06G7/20 

Изобретение относится к устройствам с квадратичной амплитудной характеристикой и можег быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения - повышение точно- сти преобразования при больших амплитудах входного напряжения.

На чертеже изображена структурная схема квадратичного преобразователя напряжения,

Устройство содержит первый 1 и второй 2 квадрирующие полевые транзисторы, первый 3 и второй 4 источники смещения, масштабный преобразователь ток-напряжение 5, первую 6 и вторую входные шины, выход 8, шину 9 нулевого потенциала, с первого по четвертый масштабные резисторы 10- 13, диод 14 смещения, резистор 15 смещения, токозадающий резистор 16, двуполярный источник 17 постоянного на- пряжения, первый 18 и второй 19 компенсирующие транзисторы, а также первый 20 и второй 21 токоограничительные резисторы.

Квадратичный преобразователь напря- жения работает следующим образом.

Если в устройстве используются полевые транзисторы с n-каналом и погрешность устройства с ростом амплитуды преобразуемого напряжения увеличивает- ся или если используются полевые транзисторы с р-каналом и погрешность устройства имеет отрицательную величину при больших амплитудах преобразуемого напряжения, то компенсирующие транзи- сторы 20 и 21 должны быть р - п - р-типа. В остальных случаях следует использовать транзисторы п - р - п-типа.

Переменное напряжение прямой полярности с первой входной шины 6 поступа- ет на сток первого квадрирующе о полевого транзистора 1. а входное напряжение обратной полярности с второй входной шины 7 поступает на затвор транзистора 1 через первый источник 3 смещения. Эти напряже- ния преобразуются первым квадрирующим полевым транзистором 1 в ток, который в общем случае содержит линейную и квадратичную составляющую. Аналогично преобразуются в ток напряжения с входных шин 6 и 7 вторым квадрирующим полевым транзистором 2. Управление двухполярным напряжением по стоку и затвору квадриру- ющих полевых транзисторов 1 и 2 позволяет увеличить их коэффициент передачи. Источ- ники 3 и 4 смещения позволяют выбрать оптимальную рабочую точку полевыл транзисторов 1 и 2. При определенных напряжениях смещения источников 3 и 4 смещения линейные составляющие токов полевых

транзисторов 1 и 2 можно свести к нулю. Если эти линейные составляющие не равны нулю, то они на входе масштабного преобразователя 5 ток-напряжение взаимно компенсируются, а квадратичные составляющие токов складываются. Масштабный преобразователь 5 ток-напряжение преобразует квадратичную составляющую входного тока в напряжение, пропорциональное квадрату мгновенного значения входного напряжения. Постоянная составляющая выходного напряжения масштабного преобразователя 5 ток-напряжение пропорциональна квадрату среднеквадратиче- ского значения переменного напряжения.

При амплитудах входного сигнала больше 150 мВ квадратичная составляющая вольтамперной характеристики полевых транзисторов отклоняется от квадратичной зависимости. На диоде 1 и смещения создается падение напряжения 0,6 В. С помощью масштабных резисторов 10 и 11 можно менять отрицательное напряжение смещения на базе первого компенсирующего транзистора 18. При большой положительной амплитуде на первой входной шине 6 и соответственно при большой отрицательной амплитуде на второй входной шине 7 первый компенсирующий транзистор 18 открывается, а второй компенсирующий транзистор 19 заперт. Масштабные резисторы 10 и 11 выбираются такими, чтобы первый компенсирующий транзистор 18 начал открываться при такой амплитуде положительного напряжения на первой входной шине 6, при которой появляется погрешность преобразователя. Через первый компенсирующий транзистор 18 начинает протекать ток от положительного импульса на первой входной шине 6, который вычитается из сигнального тока, поступающего через квадрирующие полевые транзисторы 1 и 2 на вход масштабного преобразователя 5 ток-напряжение. В результате уменьшается положительная погрешность при сравнительно малых амплитудах преобразуемого напряжения. При больших коэффициентах амплитуды преобразуемого напряжения подбора масштабных резисторов 10 и 11 может оказаться недостаточно для уменьшения погрешности. Для уменьшения используется первый токоограничительный резистор 20, с помощью которого можно ограничить компенсирующий ток первого компенсирующего транзистора 18 до такой величины, при которой погрешность при больших амплитудах преобразуемого напряжения будет сведена к минимуму.

При смене полярности напряжения на первой и второй входных шинах 6 и 7 первый компенсирующий транзистор 18 заперт, а второй компенсирующий транзистор 19 открывается при большой амплитуде преобразуемого напряжения.

С помощью подбора третьего и четвертого масштабных резисторов 12 и 13 и второго токоограничительного резистора 21 можно значительно уменьшить погрешность при больших амплитудах преобразуемого напряжения обратной полярности.

Формула изобретения Квадратичный преобразователь напряжения по авт. св. Nfe 1308906, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования при больших амплитудах входного напряжения, в него введены первый и второй компенсирующие транзисторы, двуполярный источник постоянного напряжения, первый и второй токо- ограничительные резисторы, резистор смещения, диод смещения, токозадающий резистор, с первого по четвертый масштабные р зисторы, причем к первой входной шине подключен первый вывод первого токоограничительного резистора, второй вывод которого подключен к эмиттеру первого

компенсирующего транзистора, коллектор которого соединен с первым входом масштабного преобразователя ток-напряжение и с коллектором второго компенсирующего

транзистора, к эмиттеру которого подключен первый вывод второго токоограничительного резистора, второй вывод которого подключен к второй входной шине, база первого компенсирующего транзистора соединена с первыми выводами первого и второго масштабных резисторов, база второго компенсирующего транзистора соединена с первыми выводами третьего и четвертого масштабных резисторов, вторые выводы

первого и третьего масштабных резисторов подключены к первому выводу резистора смещения, вторые выводы второго и четвертого масштабных резисторов подключены к первому выводу токозадающего

резистора, вторые выводы резистора смещения и токозадающего резистора соединены соответственно с первой и второй выходными шинами двуполярного источника постоянного напряжения, общая шина

которого подключена к шине нулевого потенциала, первый вывод резистора смещения через диод смещения соединен с шиной нулевого потенциала.

Изобретение относится к устройствам с квадратичной амплитудной характеристикой и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности преобразования при больших амплитудах входного напряжения. Квадратичный преобразователь напряжения содержит первый и второй квадрирующие полевые транзисторы 1 и 2, первый и второй источники смещения 3 и 4, масштабный преобразователь 5 ток-напряжение, первую и вторую входные шины 6 и 7, выход 8, шину 9 нулевого потенциала, с первого по четвертый масштабные резисторы 10...13, диод смещения 14, резистор смещения 15, токозадающий резистор 16, двуполярный источник 17 постоянного напряжения, первый и второй компенсирующие транзисторы 18, 19, первый и второй токоограничительные резисторы 20, 21. Работа устройства основана на нелинейном преобразовании входного переменного напряжения первым и вторым квадрирующими полевыми транзисторами 1 и 2 и компенсации погрешности с помощью первого и второго компенсирующих транзисторов 18 и 19 при больших амплитудах входного напряжения. 1 ил.