Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СТЕПЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
СТЕПЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

СТЕПЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: 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.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2094847
Класс(ы) патента: G06G7/20
Номер заявки: 95116467/09
Дата подачи заявки: 21.09.1995
Дата публикации: 27.10.1997
Заявитель(и): Келехсаев Борис Георгиевич
Автор(ы): Келехсаев Борис Георгиевич
Патентообладатель(и): Келехсаев Борис Георгиевич
Описание изобретения: 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)≅X≅Xmax.
Схема степенного преобразователя представлена на чертеже.
Преобразователь содержит: первый сумматор 1, второй сумматор 2, блок 3 деления, источник 4 опорного напряжения.
Блоки в преобразователе соединены следующим образом. Первый вход первого сумматора 1 и первый вход второго сумматора 2 объединены и соединены с выходом блока 3 деления, а также с выходом преобразователя. Вход преобразователя соединен с вторым входом первого сумматора 1. Выход сумматора 1 соединен с первым входом блока 3 деления. Выход источника 4 опорного напряжения соединен с вторым входом второго сумматора 2. Выход второго сумматора 2 соединен с вторым входом блока 3 деления.
Предлагаемый степенной преобразователь работает следующим образом.
Входное напряжение, например Ux, численно равное входной величине X, поступает на второй вход первого сумматора 1, на первый вход которого поступает напряжения Uвых с выхода преобразователя. Таким образом на выходе первого сумматора 1 получают напряжение U1, равное U1=Ux + Uвых.
Напряжение Uвых с выхода преобразователя поступает на первый вход второго сумматора 2, на второй вход которого поступает напряжения Uоп постоянного тока с выхода источника 4 опорного напряжения. Таким образом на выходе второго сумматора 2 получают напряжение U2, равное U2=Uоп + Uвых.
На выходе блока 3 деления получают напряжение Uвых U1/U2, равное:
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·Uоп+U2вых= Uх+Uвых (4)
Из (2) следует, что Uвых·Uоп Uвых, поэтому после упрощения (4) получаем
U2вых= Ux (5)
Из (5) получаем и после подстановки в (1) получаем математическое выражение, которое реализует предлагаемый преобразователь:

Выбираем Ux(max)=Uоп, тогда из (2) получаем
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).
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.