Множительное устройство
Иллюстрации
Реферат
Ой ИСАЙКЕ
ЙЗОБРЕ1ИН ИЯ
Опубликовано 23.О7.8О. Бюллетень Рй 27
Дата опубликования описания g3.О>.8Q
G О6 G 7/163 ав делеи чеееретени6 ч открытей (53) УДК 681. .335(088. 8) (72) Авторы изобретения
В. В. Павлов и H. В. Беликов
Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный универснтет (71) Заявитель (54) HOXmTmaHOE УСТ ОЙСТВО
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и макет быть использовано пля реализации операции умножения двух аналоговых сигналов в широком динамическом и частотном диапазонах.
Известны устройства для умножения напряжений, содержащие усилитель и управляемый линейный элемент на полевом транзисторе, исток которого подклют0 чен к входу усилителя, а сток и затвор соединены с источниками перемножаемых напряжений ti) (2j.
В этих устройствах линеаризация управляемого элемента на полевом тран s зисторе достигается, как правило, под;ключением в цепь управления второго полевого транзистора,:челинейность которо- . го компенсирует нелинейность управляемого элемента. При этом компенсация будеч-, тем лучше, чем более идентичны парамет ры совместно включенных транзисторов.
Таким образом, точность перемножения подобных устройств ограничена трудиос2 тями взаимной компенсации нелинейнос тей характеристик сопрягаемых транзит торов.
Наиболее близким .к иэобретенито техни ческим решением является устройство, содержащее управляемый линейный элеМ мент на двух цолевых транзисторах, ио токи которых подключены к HewadpTBpy ющему входу сжфференциатп ного операцион ного усилителя, линеаризующий элемент на двух полевых транзисторах, истоки. ко торых подключены к инвертирующему входу операционного усилителя,: стоки соедин, иены со стоками транзисторов управляемого линейного элемента, а затворы поцктпочены к шине нулевого потенциала, первый и второй повторители,:первый и; второй инверторьт Я .
Однако неидентичность сопрягаемых транзисторов нриводит к нелинейности ха» рактеристик управляемого линейного элемента и„как следствие, к появлению по грешности перемножения. Кроме того, существует погрешность, обусловленная з 750 нелинейностью выходных характеристик транзисторов. Для компенсации этого служат транзисторы линеаризуюшего элемента, истоки которых подключены к инвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, который исполь. BoBBH как вычитающее устройство, Таким образом, видно, что точность перемножения рассмотренного устройства ограничена неидентичностью параметров сопрягаемых транзисторов.
Белью изобретения является уменьшение погрешности перемножения устройств а
Достигается это тем, что в множительное устройство, содержащее управляемый линейный элемент на двух полевых транзисторах, истоки которых объединены линеаризуюший элемент на двух полевых транзисторах, истоки которых объединены,, стоки подключены к стокам транзисторов управляемого линейного элемента, а затворы соединены с шиной нулевого потенциала, первый и второй повторители и первый и второй инверторы, дифференциальный операционный усилитель, введены две интегрирующие цепочки, первая: из которых подключена к истокам тран- зисторов управляемого линейного элемента и к неинвертируюшему входу операционного усилителя, а вторая - к истокам транзисторов линеаризуюшего элемента и к неинвертируюшему входу дифференциального операционного усилителя, коммутатор с четырьмя парами контактов сток одного из транзисторов управляемого линейного элемента подключен через первую пару контактов коммутатора к первому повторителю, сток другого транзистора управляемого линейного элемента подключен через вторую пару контактов коммутатора к первому инвертору
/ затвор одного из транзисторов управляемого линейного элемента подключен через третью пару- контактов коммутатора к второму повторителю, затвор другого через четвертую пару контактов коммутатора K второму инвертору.
На фиг. 1 дана схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - трафик усредне ния входных и выходных характеристик сопрягаемых транзисторов.
Предлагаемое . устройство содержит инвертор 1, повторители 2 и 3, инвертор 4 коммутатор 5, управляемый линей ный элемент на двух полевых транзисторах 6 и 7, лннеариэуюший элемент на полевых транзисторах 8 и 9, интегрирую507 4 шие цепочки 10 и 1 1, пиффереициальный операционный усилитель 12.
Устройство работает следующим об разом.
При замыкании левых контактов коммутатора 5 на стоки транзисторов 6 и
2 подается напряжение V на стоки гранэисторов 7 и 9 - \,, на затвор транзистора 6 напряжение V на затвор транзистора 7 подается напряжение
- У
При замыкании правых контактов коммутатора транзисторы 6 и 7, 8 и 9 как бы меняются местами, поскольку в этом случае на их стоки и затворы подаются противофазные выше указанным н апр яжени я.
При подаче противофазных перемно, . жаемых напряжений на стоки и затворы транзисторов 6 и 7 сопротивление их каналов также будет меняться в противсьфазе, так например, если сопротивление
R канала сток-исток» транзистора 6 ч, увеличивается наД Р,, то сопротивление
Rz канала транзистора 7 уменьшается на дЯ .При абсолютной идентичности выходных параметров транзисторов 6 и 7
6R = дй . Таким образом, транзисторы
6 и 7 образуют управляемый электронным способом делитель напряжения. Напряжением питания этого делителя служат противофазные напряжения первого из сомножителей + Q, а управляющим напряжением делителя являются противофазные напряжения + lf вторОго из СО множителей.
Очевидно, что выходное напряжение делителя (снимаемое с точки соединения истоков )пропорционально, как напряже4 нию на затворах транзисторов 6 и 7 так и напряжению на их . стоках. При нзм рнении напрыкения / иа затворе транзистора 6 и соответственно -У на. затворе транзистора 7, сопротивление К, канала сток-исток транзистора 6 уменьшится на величину К, тогда как сопротивление. канала Rz транзистора 7 увеличится; на AR . Будем считать зависимость R< от V< линейной, а параметры транзисто50 ров идеально совпадающими, тогда h, Rp
-4 Rg =. о °
Принимая во внимание, что стоки транэйсторов эапитаны напряжением + V
° можно записать выражение для тока, про» текающего через каналы транзисторов 6 и 7. 2
Ч
,- %; Г7, Из условия идентичности параметров тран- зисторов следует
7 (05 чR ° " тогца 3=-—
Падение напряжения в канале транзисторы
6 будет ц= s(8-< к) = — „ (n- ><)
Б
Соответственно в канале транзистср 7 4 = (R +ай ) = (R +@I). OTclo аа напряжение в точке соединения исто=
1,(, Ui =V((-U,=V, (К Ьй) = — gP, IA учи 3вая, что Л R = Хо l, пол, чим
U% V.×-K V.,Ч . Хак -звестно транзисторы имеют нелинейную эа* висимость тока с ка от на31ряжен33я на затворе. Поэтому д .иться ли3ейнссти,3& тока через управляемый делитель, рас= смотренный вьпие. можно лишь при псиной ицентичности входных характеристик транзисторов Дс = f (U>g, сбраэу3ощих де=.
JlEITeJlb. Точность перемножения ив та- 2а ком делителе существенно зависит ст идентичности входных харсц<теристик oîлевых транзисторов.
В предлагаемом устройстве происходит усреднение вхоцнь3х и выходных хара«те=.- 25 ристик сопрягаемых транэистсроь путем периоцйческой коммутации перемножае-мых напряжее3ий3 на их стоках и затворах, Хаким образом происходит это усреднение видно из фиг. 2. 3С3
Предположим, замкнуты левые конта3; ты коммутатора. В этом случае транзистор 6 подключен к напряжениям \/3 V, Допустим, что 3/, =
AB нв фиг. 2. Нв транзистор 7 в этот момент подается напряжение - VI>- Vq и его входная характеристика будет изображена кривой.С)) при этом, результирующая кривая Х4 будет, существенно нелине@- л ной ввиду неицентичности кривых АВ и
СЭ
При замыкании правых контактов, как уже было сказано выше на транэистос 6 (- г поцается напряжение — EI(J,, - VJ иа транзистор 7 - напряжение /,, )/<, тогда входная характеристика тра33эистора 6 будет изображена кривой C j3, а тра33зис( тора 7 - кривой А В . Результир., ющая
r этих характеристик — кривая Х 3, буцет симметрична кривой K I так как получьна, Из Одних и Тех же KpEIBbIx Ho EIMBIo-""
IiIEIx противоположну30 пблярность При пе риоцическсй кОммутации контактов нап)эя
r $ жение на выходе делителя будет иметь форму ступенчатого напряжения, Среднее значение атой ступенчатой кривой (кривая МИ ) по форме гораздо ближе к
07 б линейной, чем каждое из слагаемых (кривые K L u K t, ). Среднее значение ступенчатой кривой вьщеляется интегрирующей цепс осой 10 EI подается на неинвертирующий вход операционного усилителя 12.- Аналогично усредняются и выходные характеристики сопрягаемых транэисл. торов.
Таким образом, можно сделать вь(вод,( что примене3п3е коммутатора линеаризует характеристику управляемого делителя, а значит уменьшает погрешность умножеНПЯ, Формула 33эс бретения
Уноилтель33oe устройство., содержащее управляемый линейный элемент на двух полевых транзисторах, истоки которых сбьеп33нень3, линеар33зуюц33333 элемент на двух полевых транзисторах, истоки которых сбьецинены, стоки подключены .к стокам транэ33стсров управляе(3ого линейного элемента, а затворы соединены с шиной нулевого потенциала, первый и второй повторuTeJIи и первый и втОрОй инверторь3 циффере33ц33аль33ь3й3 опер аци синь(й усилитель, Отличающееся тем,что,с целью уменьшения погрешности перемножения устройства, в него введены цве интегрирующие цеио (к33, первач 33з которых подключена к истокам транзисторов уп- режляе(3ого линейного элемента и к ие33нверт33рукащему входу операционного усилителя, à BTopBEI к истокам транзисторов. лпнеарпзующего элемента и к инвертирующему входу дифференциального операционног0 усилителя, коммутатор с четырьмя парами контактов; сток одного из транзисторов управляемого линейного элемента псцкл3очен через первую пару контактов коммутатора к первому повторителю, сток другого транзистора управляемогс линейного элемента подключен через вторую пару контактов коймутатора к первому инвертору затвор оцного из транзисторов управляемого линейного алемента подключен через третью пару контактов коммутатора к второму повторителю, затвор другого через четверTym пару контактов коммутатора к второму инвертору.
Источник33 информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свицетельство СССР
М 446071, кл. G 06 С 7/163 1974
2. Авторское свицетельство СССР
М 458835, кл. G 06 С 7/163, 1975.
3 . Патент СИИ М 3562553, кл. 307=229, опублик. 1972.
750507
Составитель Т. Салунова редактор Е. Гончар Техред Э. Фечо Корректор Г. Назарова
Заказ 4651/39 Тираж 751 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений иоткрытий
113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. Ф/5
Филиал ППП Патент, ; Ъ ж ор од, ул Пр оек тн аи,