【正文】 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 25 參考文獻 [1] 吳永生，方可人 .熱工測量及儀表 .北京 .中國電力出版社 .1995:235240 [2] 孫傳友，翁惠輝 .現(xiàn)代檢測技術(shù)及儀表 .北京 .高等教育出版社 .2021:4759 [3] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .第四版 .北京 .高等教育出版社 .2021:138165 [4] 童詩白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .第二版 .北京 .高等教育出版社 .1999:5667 [5] 吳勤勤 .控制儀表及裝置 .第三版 .北京 .化學(xué)工業(yè)出版社 .2021:4398 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 26 。開方器的輸人輸出關(guān)系示于圖 216。 開方器輸出電路的關(guān)系式為： 1321 232300 ???? UUNU 圖 215 輸出電路 當(dāng) U23UL(相應(yīng)的 Ui)時 VU 10 ? 當(dāng) U23=UL(相應(yīng)的 Ui=)時，可得到切除點的輸出電壓為 )( VU ???? 因此，當(dāng) Ui在 ， U23 在 06V范圍內(nèi)變化，相應(yīng)的開方器輸出電壓 U。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 22 電路的輸出電壓為： U。 若 IC3為理想運算放大器，可得電路的運算關(guān)系式為： U23=N0U22 （ 28） 式（ 28）中，比例系數(shù) N0為： 11010 11 2RN RR??? 圖 214 比例放大電路 輸出電路 輸出電路將電壓信號 U23 轉(zhuǎn)換成整機的輸出信號 0U 和 0I 。由于該電路采用同相輸入方式，具有很高的輸人阻抗，故不影響前一級電路的工作。 由式 (27)可知，當(dāng) Ui=15V時，相應(yīng)的 U23=06V，則 % a x23 ?? VVUU L 所以 Ui的 1%相應(yīng)于 U23的 15%。當(dāng) U23UL時，比較器輸出低電位，這時 VT6 夾斷， VT5飽和導(dǎo)通，若忽略 VT5的飽和壓降，則 U4=0 (對 UB而言 )。比例運算電路的輸出信號 U23經(jīng)電阻 R13加至 IC4的同相輸入端，電壓 2U 經(jīng)電阻 14R 加至 4IC 的反相輸入端 圖 35小信號切除電路 當(dāng) U23 UL時，比較器輸出高電位，這時 VT6飽和導(dǎo)通， VT5截止。它由 IC4等組成的比較器和作為電子開關(guān)的場效應(yīng)管。 將 K 值代人上式后得到開方器的運算關(guān)系式為 U0=2 1Ui ? +1 圖 34 自激振蕩時間分割器 由運算電路的工作原理可知，自激振蕩時間分割器的起振條件應(yīng)為 U23U11 U11是以 UB為基準(zhǔn)的 04V 直流電壓，取 U11的上限值 4V，即要求 U234V 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 20 由于 U23=N2U22=2U22 故要求 U222V 當(dāng) VT1飽和導(dǎo)通、 VT2截止時， U22即為 U21對電容 C8的充電電壓 (見圖 34)，若忽略 VT1的飽和壓降，則起振條件就是 本開方器 U21選定為 ，因此滿足振蕩器的起振條件： U222V 小信號切除電路 當(dāng)輸入信號小于滿量程的 %（即 Ui） 時，要求將開方器的輸出切除；當(dāng)輸入信號等于或大于滿量程的 1% （即 Ui? ）時 ，輸出按輸入信號的開方關(guān)系變化。 從圖 34 可列出以下關(guān)系式 : U11Uf=? U22= K2SU21 U23= N2U22 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 19 Uf=K3SU23 在比較器的放大倍數(shù)足夠大的條件下， ? ? 0,即 U11? Uf， ，故可推得 U11=K3U232/K2N2U21 在本開方器中， K2=K3=1，所以 U11= U232/N2U21 即 U23= 212UN 11U (35) 當(dāng) U21和 N2為常數(shù)時，開方部分的輸出信號 U23與這部分的輸人信號 U11的開平方成正比。既 U1 U21和 U23電路分別為開方運算部分的輸入信號和輸出信號，其中 U21 為一恒定值（ ）。 U21以及放大器 IC3的輸出 U23作為乘法電路的輸入電壓；由輸入電路 1 來的信號 U11，加在比較器的同相輸人端 ，反相輸人端所加的信號是乘法電路 2 的輸出電壓 Uf，它與 U11相比較，其差值為 ? 。比較器由 IC R5和 C C3等組成。它包括比較器、乘法電路 1（乘法系 數(shù)為 2K ）、乘法電路 2（乘法系數(shù)為 3K ）和比例放大電路（比例系數(shù)為 2N ）。輸入電路如圖 32 所示。輸人電路的運算關(guān)系式為 U11=N1（ Ui11） 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書 18 式中 N1為輸人電路的比例系數(shù)。圖 32 中，輸人電路的運算關(guān)系式為 U11=N1 (Ui1) 輸出電路的輸出信號，即整機輸出信號 U0為 U0=N0U23+1 將 U11，、 U0的關(guān)系式與式 (32)聯(lián)立求解可得 U0=N0 2121 UNN 1Ui ? +1 設(shè) K=N0 2121 UNN 則 U0=K 1Ui ? +1 在本開方器中， N1=1， N2=2,N0=2/3,U21=,故開方系數(shù) K=2。 S 為比較器輸出的脈沖信號。 圖 32的虛線框內(nèi)為開方運算部分，它由比較器、乘法電路 2(K2和 K3分別為這兩個乘法電路的乘法系數(shù) )和比例放大器 (比例系數(shù)為 N2)所組成。 開方器保留了乘除器的基本運算電路 —— 自激振蕩時間分割器以及輸人電路 l和輸出電路，去除了不必 要的輸人電路 3 及兩套附加偏置電路，將比例放大器的輸出 U23連接至乘法電路 2 的輸人端，增設(shè)了小信號切除電路。而在輸人信號較大時，仍然滿足開方器的運算關(guān)系式。也就是說，在輸人信號 x很小時， x 稍有波動，就會引起開方器輸出 y的很大變化 ,這將會使開方器在小信號輸入時產(chǎn)生較大的運算誤差。 對運算關(guān)系式 (31)求導(dǎo)得到 dy/dx=K/2 x 此式表明開方器的放大系數(shù) dy/dx 與輸人信號 x二有關(guān) 。 在開方器中還設(shè)置有小信號切除電路，這是因為開方器對小信號的運算精度很低。 實現(xiàn)開方運算有許多方法，例如對乘除器線路作適當(dāng)改動，或者直接使用乘除器，通過改變信號線的連接方式來實現(xiàn)開方運算；利用二極管開關(guān)電路得到一組折線，調(diào)整電路變