Квадратор Советский патент 1978 года по МПК G06G7/20 

Изобретение относится к электроизмерительЕО.й И а-налоговой вьг-1ислитель:ной техн.и:ке :и .может быть применено лри измерен.и,и среднеквадратичн-ого зн-аченсля периодических И случайных си1гналов, а также з моделируюЩИх устрой ствах .и вычислительных маш1ина.х.

Из1вест:ны квадраторы, содержащ-ие ;полевые транзисторы, Б которых .используется квадратичность вольт-а-мперной характеристики канала транзистора три фиксированном натряже.ним на затворе 1.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является квааратор, содержащий два элемента с уиравляе-мой проводимостью, Вьшолненяые ,на первом и втором лолевых тр.а;нз1исторах, и масштабные Резисторы, причем источник входного сигнала под ключен к абшему выводу .первого и iBTOpOiro масштаб.ных резисторов, а другие вьЕводы лервого и второго масштабных резисторов соединены со стоками соответственно inepiBoro и второго лолевых транзисторов и вылоднымИ шинами квадратора 2.

Известные устройства обладают недостаточной точностью и (Мальм дина.мическим диапазоном.

Цель изобретения - повышение точности и расширение дина.мичеокого диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что квадратор содержит источник смеш,ения, один вывод которого через третий и четвертый масштабные резисторы соединен с затворами лервого и второго .полевых транзисторов и через ПЯТЫЙ и шестой масштабные рез сторы с выходными шинами квадратора, причем затвор первого полевого транзистора через седьмой лмсштабный резистор соединен с источником входного сигнала, другой (ВЫВОД источника смеихенля - с истокалш первого и второго управляемых полевых транзисторав, чорез восьмой масштабный резисто) - с затвором второ-го управляемого полевого транзистора и с шиной нулевОГО лотенцнала.

С.хема ква.дратора показана на чертеже.

Квадратор со.держит .два элемента с управляемой лроводимостью, выполненные на 1первом / и втором 2 транзисторах, масштабные резисторы 3-10, источнИК /У смещения.

Наиряжение на выходе квадратора описывается в общем случае выражением

,-fJ,t/,, + а,

вы. - +R, + S,U,,a.,

R, + S,U,, -f a.

(I)

R - R., - SM,,, + a. где t/Bx и f/вых - входное Л выходное .напряжения;и см -налряжение смеще: ия на управля емо 1 входе нелинейного злс1менга; R -сапротИВленне рез.истоipoB моста 5 н 4; RI И - начальное со,аротизлен:ие нелинейных элементоз; Si ,п 52 - крутизна характеристие dR К:и о уу- транЗИстоipoB / И 2; ai и а2 - добавки, вызванные температурной зависргмостью II .нел,и,нейностью юольт-амлерных характеристик Тр а н 3 ИСТО:рО;В 1 Подбором величины Uf., можно доб-ить с я - -в Ы1И олН бн«я р авенств а АО -г- l) - 1 KpoAie того, .при 10ДНОТИ1ПНЫХ транэисторах У ,и 2 Прт соответствующем -выборе Сопротивлелий R и 1 выполняется условие 5,f/Bx + a« + . Тогда с учетом выражений (2) ;и (3) из выраже.НИя (1) следует S. , . , В .К1вадр,аторе на полавых транзисторах сапротивления резистаров 9 и 5 выбираются равиЫМИ ИЛИ ;блиэКим-и по 1Велич ИН-е. Выбор рабочего участка хара1ктер стики транзистора / осуществляется установкой .напряжения источника и .смещения. Выполнение равенства (2) достигается .путем соответствующего выбара коэффициента передачи делителя на резисторах 10, 6. Сопротивл.ение резисто ро-в 3 и 4 еы бирается из условия (4) и обычно составляет несколько |КилоО)М. Сопротивлен.ие рез1истор.ов 7 и 5 должно быть IB .несколько раз меньше обратного сопрот-ивЛбни.я р-п-|пер1ехода. Подбором величины |СО:Прат.ивления одного -нз этих резиCTopOiB устанавливается нуль на выходе при отсутстВ(ИИ входного сигнала. При выборе ра бочело участка .ктеристики транз.истора сл.вдует учитывать необходимость выполнения условия (4). Настройка жвадратора заключается в выводе транзистора / на рабочий участок хара ктеристики путем установления соответствующего напряжения с-мещен:ия .источника Л, а та.кже в последовательной подгонке на:п1р.яжения смещения на затворе транзистора 2 и устайовке иуля на выходе квадратора подборам ведичины одного из рез.исторов 7, 8. Применение -мостовой схемы построения ивадратора и использование линейной зависимости -сопротивления от иаир.яжения на управляющем входе нелинейного эл.емента позволил-о более чем в четыре раза расщ.ирить диа.пазон входных иаиряжений, -ио сра-ввению с известны-м и квадраторами, .при сохра.нен1ИИ относительной -ощибки в 1пределах 3% во всем диапазоне. .Применение двух нел.инеЙ1Ных .эл.ементов в смежных плечах моста 1ПО1высил.о температурную стабильность .ква|Дратцра, а |по.дача смещения на затв-оры полевых транзисторов, установленны.х в д.вух илечах моста от одного истачника, позволила существенно сн 1зить требова1Н1ИЯ к -стабильности .источника смещения, что пра:ктически устранило необходимость подстроЙ1Ки мвадратора в -процессе эксплуата-ции. Схема квадратора не требует строгой идентичн-эсти применяемых элементов. Кроме того, три возведении в .квадрат сигнала с изменяющейся п-олярностью не требуется выделитель .модуля, который необходим работе с из.вестными квадрата р а . Ф о р -м у л а ..изобретения Квадр-атар, -содержащ.ий два элеме.нта с л-правляймой проводим-остью, выполненные на пер.вол1 и .втором полевых транз.исторах, масщтабные резисторы, источник входно.-го сигнала подключен к общему выводу .первого и второго -масщтабных резисторов, другие ВЫ1ВО-ДЫ первого и второго масштабных резисторов .соедин-ены со стока-ми соответст.венн.о ine-p-eoro .и .второго пол-авых тра.нзистарав и выходны-ми щинам.и ктадратора, о т л и-ч а Ю1Щ1И1Й.с я тем, что, с целью .повышевия точности и расщирения динамического диапазона, -квадратор содержит -исТОЧ.НИК -смещен-ия, .адин 1выв-од котор-ого через третий .и четвертый масштабные резисторы соединен -с затвора-ми первого и второго полевых транзисторов и через .пятый -и шестой масштабные ip-езистары с 1вых.одным1.; шинами (квадратора, тричем затвор пер.во.го полевого транзистора ч.врез седьмой масщтаб.ны1Й резистор .соединен с источником входного -сигнала, другой вывод .источника см-ещения соединен с истоками (первого и второ-го управляемых 1пол.авы-х т-ранзисторов, через -восьмой .масштабный резистор - с затв-QpOM второго управл-яемого .полевого транзистора :и с шиной нулевого потендиала. Пстэч.н.ики информации, принятые во 1зн11 ман-ие .прч экспертизе: 1.Авторск-ае -свидетельство СССР .49313277.-кл. H.Q3 D, 1971. 2.Пат.энт США .Yo 26621-87, кл. 307-229, опублик. 1972.

i: