Устройство для возведения в целую положительную степень отношения электрических сигналов Советский патент 1977 года по МПК G06G7/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ЦЕЛУЮ ПОЛОЖИТЕЛЬНУЮ СТЕПЕНЬ ОТНОШЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Достигается эго тем, что в устройстве для, возведения в целую положительную степень отношеюш электрических сигналов элементы с управляемой проводимостью выполнены в виде электрохимических ячеек, злправляюшие электроды которых подключены к выходу дифференциального усилителя постоянного тока, входы которого соединены с выводалш первой диагонали первого. резистивного моста, вторая даагональ которого о/одам , выводом соединена с первым входом устройства, а другим - связана с соответствующим выводом второй диагонали второго резистквного мое та, подключенной другим вьгоодом к второму входу . устройства, BbiBoaiii первой диагонали каждого четкого резистивного моста связаны свьгоодами соответствующей диагонали последующего нечетного резнстийкого моста и с oAimNBi выходами устройства, а вьшоды второй диагонали каждого нечетного резистивного моста, начиная с третьего, связаны с выводами соответствующей диагонали последуюUK го четкого резистивного моста и с другими выходами устройства, причем вывода второй ;i {aroHajSH последнего нечетного резистивного моста подключены к дополнительным выходам устройства.

На картеже представлена принципиальная схема устройства. Она содержит дифференциальный уси Jiinejib постоянного тока I, ,элементы с у71равляемой проводамостыо 2-6, выполненные в виде электрохимических ячеек, которые включены в соответст}5укиМ ие резистивные мосты, выполненные на резисторах 7-21, масштабный резистор 22, источrai опорного 11ипряжеш- я 23, первый и второй входъ (к.:еммы) 24, 25 устройства, выходы 26-31 ycjpOHCTiia и дололпительные выходы устройсткя 32, 33.

Устройство работает следующим образом. При подклгачея и Влоднь:х сверх1-шзких уровней напряжего Й Ьх, Uy на ЮЕеммы 24, 25, соответственно, на выходах MOCIOS образуются напряжения :

на выходе первой мостовой схемы : К.,-ДНэхуих

на выходах 26 и 27 U/vi.a Ki ДП эх Uy на вь ходах 28 и 29 U/ - КэЛЯ ид, (1) на выходах 30 и 31 илл4 - К4ДП га выходах 32 и 33 U м - Kg AR 5x5- UM. 1 де ДГ,,, V- asci SH6 изменения значений сопротивлений ментов с , управляемой проводимостью, т.е. электрохимических ячеек 2-- 6;

KI , К2 KS- конструктивные

постоянные резистивных мостов.

Учитывая встречное включешю источника опорHojo н;1и)жения UQ 23 с напряжетшем первого рс истивно1-о моста U ,,., и принимая во

внимание наличие глубокой электрохимической обратной связи, образованной за счет подключения выхода дифференщ ального усилителя постоянного тока 1 к управляемым электродам элёктрохимичео кой ячейки 2 при достаточно больщем коэффициенте усиления, установится такое сопротивление электрохимической ячейки 2, что вьшолнится условие UMI U(, и,следовательно, и К, ДВэхз Ux (2)

Предполагая одинаковые изменения значений омических сопротивлений электрохимических ячеек 3-5 при оданаковом токе управления цепи обратной связи, т.е, предполагая ..... ARsjtfe ° реализуется с высокой точностью в электрохимических ячейках для выходных напряжений мостов, решая совместно выражения (I) и (2) получим

Uмг- г y o/. . U...(K,-K, Си„/и);

л

3,

мГ- г-, /Mr z-s- 4- /)-Uv(o/tJ«);

Используя п+1 мостовых схем на выходах устройства можно получить любое из значений . J

-0 {UJOJ,

т.е. устройство воспроизводит произведение масштабирующего напряжения Uy на целую степень дробной функции UO/DX.

Использование мостовых схем с электрохимическими управляемыми ячейками выгодно отличает настоящее устройство от известных, так как устройство реагарует на сверхнизкие уровни входных сигналов в инфранизкочастотном спектре. Кроме того, повышается точность выполнения операций, существенно уменьшается мощность потребления энергии входного сигнала и, что не менее важно, предлагаемое устройство способно выдерживать

1о больщие вибрации и температурные перепады среды. Таким образом, устройство устраняет необходимость разработки высокочувствительных усилителей, реагирующих на сверхнизкие уровни входных сигналов, необходимые для усиления каждого из входных сигналов до пороговой чувствительности.

Экспериментальные исследования устройства показали, что погрещность выпо;щения операций при четырех выходных синусоидальньа сигналах, амплитуда которых не превьгщала 0,01 В при частоте входных сигналов f 0,01 Гц, не более 0,7 %, что превьшшет точность известных устройств в данном диапазоне.

Формула изобретения

Устройство для возведения в целую положительную степень отношения электрических сигналов, содержащее элементы с управляемой проводимостью, каждый из которых включен в плечо соответствующего резистивного моста, и источник опорного напряжения, соединенный через масштабный резистор с одним из входов дифференциального усилителя постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности работы в инфранизкочастотном диапазоне входных сигналов и увеличения надежности устройства, в нем злементы с управляемой проводимостью выполнены в виде электрохимических ячеек, управляющие электроды которых подключены к выходу дифференциального усилителя постоянного тока, входы которого соединенысвьшодами первой диагонали первого резистивного моста, вторая ;даагональ (Которого одним выводом соединена с первым входом устройства, а другим - связана с соответствующим вьшодом второй диагонали второго резистивного моста, подключенной другим выводом к второму входу устройства, выводы первой диагонали каждого четного резистивного моста связаны с выводами соответствующей диагонали последующего нечетного резистивного моста и с одними выходами устройства, а выводы второй диагонали каждого нечетного резистивного моста, начиная с третьего, связаны с выводами соответствующей диагонали последующего четного резистивного моста и с другими выходами устройства, причем вьгооды второй диагонали последнего нечетного реэистИБНого моста подключены к допол гительным выходам устройства..