(54) СТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КВАДРАТНОГО Изобретение относится к аналоговой вьетиспитепьной технике и может быть использовано в измерительных и вычислительных, приборах и системах, в частности, в качестве измерительного преобразователя расходомеров., Известны функциональные преобразователи, содержащие операционный усилит с нелинейной обратной связью, выполнен ный в виде резистора, шунтируемого цепочками, состоящими из последовательно включенных резистора и ключевого элем та (диода) ll . Недостатком таких устройств являетс большое коли ество дополнительньгх источников смещения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный преобразователь, содержащий операционный ус1тт1тель с резистором в цепи обратной связи, параллельно которому включены шунтирующие цепочки из последовательно СОРДИПСНШЛХ стаб титро- нов и резисторов п гтлпжив.чю1цие 5С КОРЕЯфильтры - по одному на кажрую цепочку 12 1 . Недостатком такого устройства является то, что сглаживание точек перегиба происходит только для входных сигналов, имеющих узкий частотный спектр, для которого величины kC. подобраны. При изменении частотного спектра входного сигнала сглаживание точек перегиба и повышение точности не происходит. Кроме того, из-ва ТО1-О, что промышленностью не выпускаются стабилитроны с достаточно малыми напряжениями стабили- зации (от 3 до 1 В), начальный участок характеристики указанного преобразователя не может воспроизводиться с требуемой точностью. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона преобразования. Поставленная цель дост1п ается тем, что в устройство для извлечения квадратного корня, содержащее блок изплечения квадратного корня, спстоятинй ил выходного операционного усилителя, сум мирукхшая точка которого соединена с входом блока извлечения квадратного корня через первый масштабный резисто и с выходом - через параллельно. вклкученные второй масштабный резистор и шунтирующие, цепочки из последовательн включенных стабилитрона и резистора, введень линейный усилитель, четыре ключа, блок масштабирования, компаратор и источник опорного сигнала, приче вход блока извлечения квадратного сБйзан через первый ключ с выходом линейного усилителя .и через второй ключ - с его входом, являющимся входом устройства, выход блока извлечения квадратного корня через третий и четвертый ключи связан соответственно с первым и вторым входами блока масшта бирования, выход которого является ны ходом устройства, выход линейного усилителя соединен с первым входом ком, паратора, второй вход . которого соединен с источником опорного сигнала, а первый и второй выходы - соответственно с управляющими входами первого, треть его и второго, четвертого ключей. Начертеже приведена структурная схема устройства для извлечения квадратного корня. Устройство содержит линейный усили тель 1, первь1Й 2 и второй 3 ключи, блок 4 извлечения квадратного корня, операционный усилитель 5, первый масштабный резистор 6, второй масштабный резистор 7, шунтирующие цепочки 8 третий и четвертый ключи 9, 10, блок 11 масштабирования, компаратор 12 и источник 13 опорного сигнала. Устройство работает следующим обра зом, , Входной сигнал поступает на вход линейного усилителя 1 и на вход второго ключа 3. Усиленный сигнал поступает на вхЬд первого ключа 2 и первый вход компаратора 12. Нел и величина усиленного сигнала больше величины . опорного скгнала, поступающего с источ ника 13 опорного сигнала, то компара74 , WrU° . Т - погрешности блока извлечения квадратного корня, блока масштабирования и линейного усилителя тор 12 формирует сигналы, открывающие ключи 3, 10 и запираюшие ключи 2, 9. Входной сигнал, величина которого в этом случае больше 1%, через второй ключ 3 поступает на вход 4 блока извлечения квадратного корня и преобразуется им с точностью не ниже 0,5%, так как преобразование происходит на том участке характеристики, где его точность преобразования норм1фована.. ПреобразованШлй сигнал через четвертий ключ 10 поступает на второй вход блока 11 масштабирсяваяия, имеющего коэффициент масштабирования по этому входу, равный 1. Точность преобразования входного сигнала в этом случае будет определаться в основном точностью блока 4 извлечения квадратного корня, так как в этом случае погрешность блока масщтабирования 11 может бЬтть не более О,1%. Если величина входного сигнала меньше 1% номинального значения, то ;величина усиле1р ого входного сигнала будет меньше величины опорного сигнала, и компаратор 12 формирует сигналы, за.шфающие ключи 3, 10 и открывающие I ключи 2, 9. Усиленный входной сигнал через открытый первь1Й ключ 2 поступает на вход базового элемента. При этом входные сигналы, .величина которых больше | номинального значения ( К - коэффициент усиления линейного усилителя 1) преобразуется также на участке характеристики блока 4 извлечения, квадратного корня имеющем погрешность не более 0,5%. Выходной сигнал блока 4 в этом случае псхзтупает через третий ключ 9 на первый вход блока 11 масштабирования, коэффициент преобразования которого по этому входу равен . При К равном, например, 10О устройство преобразу&г с нормированной погретшостью входные сигналы в диапазоне от 0,01 до 100% номинального значения, что соответствует диапазону изменения выходного сигнала функционального преобразователя, равному от 1 до 100%. Погрешность функционального преобразователя 2рф при этом равна ; ь,.ша ,ч.„ вwч„ вtlly - номинальное .и де1&ствительное значения выходного сигнала. Таким образом, предложенный функциональный преобразователь позволяет значитепьно расширить диапазон преобразования и уменьшить погрешность преобразования в начале диапазона.
Изменяя тип вспомогательного блока, значение коэффициента усиления линейнорго усилителя и коэффициенты масштаби рованкя, можно использовать устройство для воспроизведения произвольных стшенных функций.
Испытание и опытная эксплуатация устройства, Евыполненного на серийно выпускаемьк эпеменггах, показали, что он обеспечивает достаточно высокую точность преобразования для функции Vx (погрешность в диапазоне от 0,01% до 1,0% номинального Значения входноги сигнала не более 0,12% и не более О,5% в диш1азоне от 1,0% до 1ОО%), причем высокое быстродействие схемы сравнения и .ключей, выполненных на микро1сясемах серии 15 3 и 190, последовательно ВВХЕЕС-
ченных с блоком масштабирования, имеющего меньшее быстродействие, позволяет полностью устранить выбррсьх на выходе, связанные с переключением кличей.
Формула изобретения
Устройство для извлечения квадратно- 30 го корня, содержащее блок РЕЗ влечения квадратного корня, сосгоящий из выходного операционного усилителя, суммирующая точка которого соединена с входом блока извлечения квадратного корня через пер- jj
вый масштабный резистор и с выходом через паралллельно включенные второй масштабный резистор н шунтируюоше цепочки из последовательно включенных стабилитрона и резистора, отличающееся тем, что, с цепью повышения точности и расширения диапазона преобразования, в него введены линейный усилитель, четыре ключа, блок масштабирования, компаратор и нсточник опорного сигнала, причем вход блока извлечения квадратного корня связан через первый ключ с выходом линейного усилителя н через второй ключ - с .его входом, явпяющимся входом устройства, выход блока извлечения квадратного корня черев третий и четвертый ключи соответственно с первым и вторым входами блока масштабирования, выход которого, является-выходом устройства, выход линейного усилителя соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с источником опорного сигнала, а первый и второй выходы - соответственно с управляющими входами первого, третьего и второго, четвертого ключей... ,
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Марше Ж. Операционные усилители и их применение. М., Энергия, 1974, с. 157-158.
2.Авторское свидетельство СССР № 386405, кл. G, 06 G 7/26, 1973 (прототип).
Ч
J
/;
