Преобразователь напряжения в ток

Преобразователь напряжения в ток

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано в интегральной полупроводниковой схемотехнике . Цель изобретения - повьшение Bbixodf Вм81 iLje линейности преобразования в ток. Преобразователь содержит три усилительных эл-та (УЭ) 1-3, имеющих один тип структуры, и УЭ 4-6, имекяцие др. тип структуры, г-ры 7 и 8 тока. Введены Г-ры 9, 10 тока, резистор (Р) 11, а УЭ 1-6 выполнены на полевых транзисторах . Напряжение на Р 11 полностью повторяет разность входного напряжения, т.к. Р-- устройство линейное , то разность выходного тока преобразователя будет зависеть от разности входного напряжения линейно , причем эквивалентная крутизна преобразователя будет равна значению сопротивления Р 11. 1 ил. а B6fxffd2 (Л L- 8xed2 00 00 00 ;о |

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

«9< S>««

Ш 4 Н 03 F 3/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

8ихо81 йаИ2 вхвг вюзи 1. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;(21) 4143987/24-09 (22) 10.11.86 (46) 15.04.88. Ьюл. М 14 (71) Московский инженерно-физический институт (72) N.Н.Краснов и А.M.Êóçþêèí (53) 621.375.024(088.8) (56) Полонников Д.Е. Операционные усилители, принципы построения, теория, схемотехника. М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 115, рис. 3.27. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ТОК (57) Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано в интегральной полупроводниковой схемотех" нике. Цель изобретения — повьппение линейности преобразования в ток. Преобразователь содержит три усилительных эл-та (УЭ) 1-3, имеющих один тип структуры, и УЭ 4-6, имеющие др. тип структуры, r-ры 7 и 8 тока. Введены г-ры 9, 10 тока, резистор (P) 11, а УЭ 1-6 выполнены на полевых транзисторах. Напряжение на P 11 полностью повторяет разность входного напряжения, т.к. P-- устройство линейное, то разность выходного тока преобразователя будет зависеть от разности входного напряжения линейно, причем эквивалентная крутизна преобразователя будет равна значению сопротивления P 11. 1 ил, 1388977

3 3

2 2.3 (3) 1 ь I„,„=U8„Á (4) 11ьй(+ зи6 4и4 382=6U6) и1 зим и 4и2 av!

Х, =Кя(тЗ,„-U. ), (2)

45 с +11 с к

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в интегральной полупроводниковой схемо-* технике.

Цель изобретения -- повышение линейности преобразования напряжения в ток.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема преобразователя напряжения в ток.

Преобразователь напряжения в ток

:,содержит первый 1, второй 2, третий ,3 четвертый 4, пятый 5 и шестой 6 (,усилительные элементы, выполненные ( на полевых транзисторах, первый 7, второй S, третий 9 и четвертый 10 генераторы тока, резистор 11.

Преобразователь напряжения в ток работает следующим образом.

При ВКОДнОм напряжении 611 „=Б „,— отличном от нуля, через резис,тор 11 протекает ток„ Do этой при:чине через полевые транзисторы 1-6 ( преобразователя напряжения в ток про25 текают различные токи и разность их напряжений между затвором и истоком

4 < - " Ц- - - э и2- иб тли нуля. Используя законы Кирхгофа, можно записать уравнения, связывающие потенциалы узлов схемы:

30 где 17 „; — напряжение между затвором и истоком i--го полевого транзистора; — напряжение на резисторе ll. 40

Третье уравнение в системе (1) можно переписать в виде

11„=едет (Ц,„,-U,„,) (U,„;т,„,) .

Линейный преобразователь напряжения в ток получается в случае, когда выполняется условие 1З И4 азиз=v,и,-14и„..

Физический смысл этого условия заключается в том, что если обеспечить отслеживание разности напряжений

U „,-U и,, которое является сигналом ошибки преобразователя напряжения в ток, то напряжение на резисторе 11 будет полностью повторять разность 55 входного напряжения !. О,„, А так как резистор — устройство линейное, то разность выходного тока преобразователя напряжения в ток зависит от разности входного напряжения линейно, причем эквивалентная крутизна преобразователя напряжения в ток равна значению сопротивления резистора 11.

Условие (2) выполняется в случае, когда в приведенной схеме преобразователя топологические размеры полевьгх транзисторов, а также режимные токи генераторов тока удовлетворяют следующим условиям:

2 2 3 Ъ 4 4 2 4 5 2 4Ббъ г

1 1 где К "- удельная крутизна i-ro по"левого транзистора;

$; — отношение ширины к длине канала i-ro транзистора;

I; — значение тока i-го генератора тока.

При этом разность выходного тока

Ь Т„„„ связана с разностью входного напряжения линейным соотношением

Справедливость выражения (4) легко проверить, если подставить в систему (1) напряжения, выраженные через их токи стоков. Принимая:. квадратичную зависимость тока стока I полевого транзистора от напряжения между затвором и истоком где К вЂ” удельная крутизна;

S — - отношение ширины канала к длине канала; — пороговое напряжение. получим, что

Подставим это выражение в крайней точке динамического диапазона преобразователя напряжения в ток, т.е. когда ток через второй полевой транзистор 2 равен нулю, а ток через первый полевой транзистор 1 равен удвоенному значению его режимного тока

I . При этом получим,см. систему ( (1)) 1388977

2То 2То 2То То То I,-I 2I — 2I уа-I, о о а О 2I

+ а О +ц а з - 11 о б 4 Ф К2 2

2?, К,S, 2I, К,S

2I, KiS (5) Формула изобретения

Преобразователь напряжения в ток, содержащий первый и второй усилительные элементы, имеющие один тип структуры, и третий, четвертый, пятый и шестой усилительные элементы, имеющие другой тип структуры, причем управляющие входы первого и второго усилительных элементов являются соответст- 35 венно первым и вторым входами преобразователя напряжения в ток, выход первого усилительного элемента соединен с выходами третьего и шестого усилительных элементов, выход второ- 4О го усилительного элемента соединен с выходами четвертого и пятого усилительных элементов, противофазные выходы первого и второго усилительных элементов являются соответственно первым и вторым выходами преобразователя напряжения в ток, управляющий вход третьего усилительного элемента соединен с его противофазным выходом, с управляющим входом пятого уси- 50

Составитель НеДубров

Редактор Е.Копча Техред N.Õoäàíè÷

2. К38з 4 4 2 2 6 6

1 1

3 3

2 — удельная крутизна i-ro транзистора; — отношение ширины канала к длине канала i-ro транзис- . тора; — значение тока i-ro генератора тока.

К,Б, =К где К.

S з

I ская

Корректор A. Тяско

Заказ IS84/S5 Тираж 928 Подпи сн ое 1НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно иэ системы (5), йБ „=

2Хо — при выполнении условия

K(S (3). Таким образом, напряжение на резисторе 11 повторяет входное напряжение, при этом динамический иапазон преобразователя равен 2I,/

/К,б,. Аналотнчнув проверку справедливости системы (1).и уравнения (4) при выполнении условия (3) можно провести в любой точке внутри динамического диапазона устройства. Результат получается аналогичный.

Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения в ток обладает повышенной точностью линейного закона преобразования напряжения в ток.

1 лительного элемента и первым выводом первого генератора тока, управляющий вход четвертого усилительного элемента соединен с его противофаэным выходом, с управляющим входом шестого усилительного элемента и первым выводом второго генератора тока, вторые выводы генераторов тока соединены с соответствующей шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности преобразования напряжения в ток, введены резистор и третий и четвертый генераторы тока, а усилительные элементы выполнены на полевых транзисторах, причем стоки транзисторов пятого и шестого усилительных элементов соединены с первыми выводами соответственно второго и первого генераторов тока и с первым и вторым выводами резистора, первые выводы третьего и четвертого генераторов тока соединены с истоками транзисторов соответственно первого и второго усилительных элементов, вторые выводы третьего и четвертого генераторов тока соединены с соответствующей шиной источника питания, при этом топологические размеры транзисторов и режимные токи генераторов тока удовлетворяют следующим соотношениям: