степенной преобразователь
Классы МПК: | G06G7/20 для возведения в степень, извлечения корня, решения полиномов, вычисления среднеквадратичных значений, стандартных отклонений |
Патентообладатель(и): | Келехсаев Борис Георгиевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-09-21 публикация патента:
27.10.1997 |
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве функционального преобразователя для вычисления квадратного корня с малой погрешностью и высоким быстродействием. Цель изобретения - повышение инструментальной точности измерений. Преобразователь содержит сумматор, блок деления и источник опорного напряжения с соответствующими связями. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Степенной преобразователь, содержащий блок деления и два сумматора, выход первого сумматора подключен к первому входу блока деления, первый вход второго сумматора является входом преобразователя, отличающийся тем, что в него введен источник опорного напряжения, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход второго сумматора подключен к второму входу блока деления, выход которого соединен с вторыми входами сумматоров и является выходом преобразователя.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве функционального преобразователя для вычисления квадратного корня с малой погрешностью и высоким быстродействием в большом динамическом диапазоне. Известно устройство [1] для извлечения квадратного корня, содержащее последовательно генератор тактовых импульсов, интегратор, блок сравнения, ключ, сглаживающий фильтр, с выхода которого постоянная составляющая сигнала поступает в обратную связь интегратора. Недостатком устройства являются дрейф интегратора, влияющего на погрешность преобразования, в режиме малого сигнала. Устройство не обладает высоким быстродействием. Известно другое устройство [2] содержащее компаратор, усилитель, интегратор, сумматор, вход которого соединен с выходом устройства, а выход квадратора поступает на вход сумматора как обратная связь устройства. В установившемся режиме получают на выходе напряжение, пропорциональное корню квадратному из входного напряжения. Устройство обладает в установившемся режиме погрешностью около 0,3% однако при этом необходим прецизионный квадратор. Устройство не обладает высоким быстродействием. Известно другое устройство [3,а] с использованием логарифмического и антилогарифмического усилителей. Устройство весьма простое, однако обладает температурной погрешностью из-за использования нелинейных участков характеристик р-н переходов полупроводниковых приборов. Известно другое устройство [3,б] для извлечения квадратного корня, содержащее блок деления, на первый вход которого поступает входное напряжение, а выход устройства подключен к второму входу блока деления в качестве обратной связи. Устройство простое, однако имеет погрешности преобразования для сигналов малой величины. Наиболее близким по техническим решениям и используемым общим блокам является степенной преобразователь [4] содержащий множительно-делительный блок и два сумматора, причем первый вход преобразователя подключен к первому и второму входам множительно-делительного блока, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого является выходом преобразователя, который соединен также с первым входом второго сумматора, выход которого подключен к третьему входу множительно-делительного блока, вторые входы сумматоров объединены и подключены к второму входу преобразователя. Преобразователь обладает высоким быстродействием, методическая погрешность преобразования равна нулю, однако инструментальная погрешность преобразования входных сигналов малой величины будет значительно увеличиваться, так как к используемому множительно-делительному блоку предъявляются высокие требования во всем динамическом диапазоне. Целью изобретения является повышение точности преобразования в большом динамическом диапазоне. Цель в степенном преобразователе, содержащем блок деления и два сумматора, причем первые входы сумматоров объединеы, выход первого сумматора подключен к первому входу блока деления, достигается тем, что в него введен источник опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, выход которого подключен к второму входу блока деления, выход которого соединен с первыми входами сумматоров и является выходом преобразователя, вход которого подключен к второму входу первого сумматора. Сущность изобретения заключается в том, что в преобразователе предлагается и реализуется математическое выражение, при котором к блоку деления существенно снижаются требования, так как в данном случае блок деления должен обеспечивать высокую точность не во всем динамическом диапазоне, а при входных сигналах в интервале (Xmax/2)![степенной преобразователь, патент № 2094847](/images/patents/378/2094070/8773.gif)
![степенной преобразователь, патент № 2094847](/images/patents/378/2094070/8773.gif)
Uвых (Ux + Uвых)/(Uоп + Uвых) (1)
Напряжение Uоп выбирают такой величины, чтобы для блока 3 деления выполнялось следующее равенство:
U3=U1/Uоп=U1 (2)
Для этого выбирают масштабный коэффициент для блока 3 деления таким, чтобы выполнялось следующее равенство:
U3=Uоп/Uоп=Uоп (3)
Решаем уравнение выражения (1) относительно Uвых, тогда получим:
Uвых
![степенной преобразователь, патент № 2094847](/images/patents/378/2094011/183.gif)
Из (2) следует, что Uвых
![степенной преобразователь, патент № 2094847](/images/patents/378/2094011/183.gif)
U2вых= Ux (5)
Из (5) получаем
![степенной преобразователь, патент № 2094847](/images/patents/378/2094847/2094847-2t.gif)
![степенной преобразователь, патент № 2094847](/images/patents/378/2094847/2094847-3t.gif)
Выбираем Ux(max)=Uоп, тогда из (2) получаем
![степенной преобразователь, патент № 2094847](/images/patents/378/2094847/2094847-4t.gif)
Следовательно, знаменатель в (6) изменяется не во всем динамическом диапазоне, а в ограниченном, что и позволяет повысить инструментальную точность преобразования. D заявляемом преобразователе сумматоры выполнены на операционных усилителях, а блок деления на микросхеме типа 525 ПС2А. Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 369579, кл. G 06 G 7/20, 1973. 2. Авторское свидетельство N 648994, кл. G 06 G 7/20, 1979. 3. Алексеенко А.Г. Коломбет Е.А. Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых ИС, М. Сов. радио, 1980 а)с. 100 101; б) с. 90 91. 4. Авторское свидетельство СССР N 1166145, кл. G 06 G 7/20, 1985 (прототип).
Класс G06G7/20 для возведения в степень, извлечения корня, решения полиномов, вычисления среднеквадратичных значений, стандартных отклонений