Балансный модулятор

Балансный модулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Соцмалмстмческ ми реслублмк

ИСАНИЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 040780 (21) 2953128/18-24 (51)М. Кл.

Н 03 С 1/54

G 06 G 7/16 с присоединением заявки 1тт9вудерстааивй квмитвт

CCCP вв данам нэавретеннй н втнрыткй (23) ПриоритетОнублнковано 23,02В2. Бюллетень М 7

Дата опубликования олнсания 23,0282 (53) УДК 681 335 (088. 8) (72} Авторы изобретения

A.A. Демин, 8. В. Маркин и 8. 8. Масленни ков

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт;

t (71) Заявитель (54) БАЛАНСНЫЙ МОДуЛЯТОр

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в электронной аппаратуре различного назначения, в частности в радиоприемных устройствах.

Известен балансный модулятор, содержащий первый и второй усилительные транзисторы, базы которых объединены и соединены с первым выходом первого дифференциального источника входного напряжения, третий и четвертый усилительные транзисторы, базы которых объединены и соединены со вторым выходом первого дифференциаль" ного источника входного напряжения, причем объединенные коллекторы перво15

ro и четвертого усилительных транзисторов и объединенные коллекторы вто-. рого и третьего усилительных транзисторов, являющиеся дифференциальными выходами модулятора через соответст венно первый и второй нагрузочные резисторы подключены к источнику напряжения питания, причем эмиттеры первоro и третьего усилительных транзисторов объединены и подключены к первому выходу первого дифференциального усилительного каскада, а эмиттеры второго и четвертого усилительных транзисторов объединены и подключены на второму выходу первого дифференциального усилительного каскада. Перемножаемые сигналы подаются между объединенными базами первого и второго усилительных транзисторов и объединенными базами третьего и четвертого усилительных транзисторов, а также на входы первого дифференциального усилительного каскада 1,1).

Линейность такого балансного модулятора по входному сигналу, подаваемому на входы дифференциального усилительного каскада,при больших входных сигналах резко ухудшается вследствие невозможности получить от дифференциального каскада выходной ток, превышающий его режимный ток, что значительна снижает динамический диа90776 пазон выходных сигналов. Увеличение динамического диапазона выходных сигналов сопряжено с повышением режимного тока устройства и, следовательно, шума и потребляемой им мощности.

Наиболее близким к предложенному является балансный модулятор, содержащий дифференциальный источник входного напряжения, источник входного тока, два нагрузочных резистора, восемь компенсационных и шестнадцать ,усилительных транзисторов, четыре ис точника постоянного тока, базы первого и второго усилительных транзисторов объединены и подключены к пер- 15 вому выходу дифференциального источника входного напряжения, базы третьего и четвертого усилительных транзисторов объединены и подключены к второму выходу дифференциального ис- 20 точника входного напряжения, объединенные коллекторы первого и четверто- . го усилительных транзисторов и объединенные коллекторы второго и третьего усилительных транзисторов являются дифференциальными выходами балансного модулятора и подключены соответственно через первый и второй нагрузочные резисторы к входу источника напряжения питания, эмиттер nepeoro 30 усилительного транзистора подключен к эмиттеру пятого усилительного транзистора и к эмиттеру первого компенсационного транзистора, эмиттер треть- его усилительного транзистора подклю- gs чен к эмиттеру шестого усилительного транзистора и к эмиттеру второго компенсационного транзистора, базы пятого усилительного транзистора и второго компенсационного транзистора объе- 40 динены и подключены к коллектору второго компенсационного транзистора, базы шестого усилительного транзистора и первого компенсационного транзистора объединены и подключены к 45 коллектору первого компенсациончого транзистора, эмиттер второго усилительного транзистора подключен к эмиттеру восьмого усилительного транзистора и к эмиттеру третьего компенса- S0 ционного транзистора, эмиттер четвертого усилительного транзистора подключен к э иттеру четвертого компенсационного транзистора и к эмиттеру седьмого усилительного транзистора, базы седьмого усилительного транзистора и третьего компенсационного транзистора объединены и подключены к

5 4 коллектору третьего компенсационного транзистора, базы восьмого усилительного транзистора и четвертого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору четвертого компенсационного транзистора, коллекторы пятого, шестого, седьмого и восьмого усилительных транзисторов подключены к общей шине, коллекторы первого, второго, третьего и четвертого компенсационных транзисторов соответственно подключены к коллекторам девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительных транзисторов, базы девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого транзисторов попарно объединены, эмиттеры тринадцатого усилительного и шестого компенсационного транзисторов объединены, базы тринадцатого усилительного и пятого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору пятого компенсационного транзистора и к первому выходу первого источника постоянного тока, эмиттеры пятого компенсациойного и четырнадцатого усилительного транзисторов объединены, базы четырнадцатого усилительного и шестого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору шестого компенсационного транзистора и к первому выходу второго источника постоянного тока, вторые выходы первого и второго источников постоянного тока подключены к общей шине, эмиттеры пятнадцатого усилительного и восьмого компенсационного транзисторов объедииены, базы пятнадцатого усилительного и седьмого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору седьмого компенсационного транзистора и,к первому выходу третьего источника постоянного тока, эмиттеры шес.гнадцатого усилительного и седьмого компенсационного транзисторов объединены, базы шестнадцатого усилительного и восьмого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору восьмого компенсационного транзистора и к первому выходу четвертого источника постоянного тока, вторые выходы третьего и четвертого источников постоянного тока и коллекторы пятнадцатого и шестнадцатого усилительных транзисторов объединены и подключены ко входу источника напряжения питания Г2».

7765 d

Коллекторные токи !к,в и 1 усилительных транзисторов 10 и 9, идентичных компенсационному транзистору

26, равны току, протекающему через транзистор 26, а коллекторные токи 1 +, и IKgg усилительных транзисторов 11 и 12, идентичных компенсационному транзистору 25, равны току, протекающему через транзистор 25. Обоз10 начив равные токи коллекторов транзисторов 10 и 9 символом ) 1, а равные токи коллекторов транзисторов

11 и 12 символом 1 можно записать, следуя формулам (1) и (2)

5 90

Недостатком этого модулятора является сложность его конструкции.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в балансный модулятор введены девятый и десятый компенсационные транзисторы, эмиттеры которых подключены к общей шине, база и коллектор девятого компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору тринадцатого усилительного транзистора и к базе одиннадцатого усилительного транзистора, база и коллекl тор десятого компенсационного транзистора объединены и подключены к ,коллектору четырнадцатого уСилительного транзистора и к базе девятого усилительного транзистора, эмиттеры девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительных транзисторов подключены к общей шине, первый выход источника входного тока подключен к эмиттерам пятнадцатого и тринадцатого усилительных транзисторов, гз а второй выход - к эмиттерам четырнадцатого и шестнадцатого усилительных транзисторов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема баланс- зв ного модулятора.

Балансный модулятор содержит усилительные транзисторы 1-16, компенсационные транзисторы 17 - 26, два нагрузочных резистора 27 и 28, четыре источника постоянного тока 29—

32, источник входного тока 33 и ис точник входного напряжения 34.

Предлагаемое устройство умножения с переменной крутизной работает следующим образом.

Входной ток ig от первого источника входного сигнгча - источника входного тока 33 - поступает на транзисторы 13-16, 21-26 и источники постоянного тока 29-32. При этом через компенсационные транзисторы 25 и 26 в диодном включении протекают соот( (6) (7) -«i%õ + ФМ + 4 1ЯМ .(2)

К2% 2 Д+ ЕП ОУ ф

1+3 К 12 > где шоу - величина режимного тока, задаваемого каждым иэ источников постоянного тока .

29-32.

При этом :, из формул (3) и (4) следует, что В У (5)

Дифференциальное напряжение U+ от второго источника входного сигнала - источника напряжения 34 - прикладывается между базами усилительных транзисторов 1 и 3 и вызывает протекание через их коллекторы токов, разность между которыми подчиняется. зависимости где 4 y - тепловой потенциал;

1 - ток коллектора транзистора

1;

1 - ток коллектора транзистора

I - ток коллектора усилительного транзистора 10 или транзистора 9.

Аналогичным образом дифференциальное напряжение U*M4 xaeweaev протекание через коллекторы усилительных транзисторов 2 и 4 токов, разность между которыми определяется как

) -1 = 2(1 .ЬЬ0 кчфх

К2 К4

S5 где! ву — величина режимного тока,. задаваемого каждым из источников,постоянного тока

29 32. где Ят - тепловой потенциал; ток коллектора транзистора

Кй

1 формула изобретения

ЭО

Ьых *иф

7 9077 1, - ток коллектора транзистора

4; ! - ток коллектора усилительного транзистора 12 ипи транзистора 11. 5

Выходной дифференциальный ток

1 ь х „ф балансного модулятора, равный разности токов, протекающих в нагрузочных резисторах 27 и 28, определяется из выражений (6) и (7)

I%X k4 1 4) (Ikt+I<5) (IKW 1КЪ)

Аиф 1диб х (1кр 1к4) =2(1 — 1 ) т ! где 9> - тепловой потенциал;

)i< - ток коллектора транзистора

1;

Iyg- ток коллектора транзистора

2;

ly - ток коллектора транзистора

3» ток коллектора транзистора

4; ток коллектора транзистора

1О или транзистора 9;

l — ток коллектора транзистора

12 или транзистора 11.

Из выражений (5) и (8) следует, что где i - дифференциальный выходьых диф ной ток балансного модулятора; 35 входной ток источника входного тока 33;

U M+ > - входное напряжение источника входного напряжения 34; 4О

Ч-г- - тепловой потенциал.

При небольших входных сигналах

О »,», ь источника входного напряжения

34 (0*ифх «2 т) (9) принимает вид *

45! U (10)

1 алых Диф fò Вху Аифх где Фг - тепловой потенциал;

-дифференциальный выходной ток балансного модулятора; щхдмф

i В„„- входной ток источника вход.ного тока 33»

О -входное напряжение источни* ка входного напряжения 34, Из выражений (9) и (l0) вытекает, что бапансный модулятор производит пеоемножение входных сигналов 0, ц@1(65 81 и i с масштабным коэффициентом

1/Q, при этом, как и в известном модуляторе, линейность этого балансного модулятора по входу, связанному с первым источником входного тока 33, сохраняется при выходных дифференциальных токах устройства, превышающих режимные токи устройства. Но при тех же технических характеристиках конструкция предложенного бапансного модулятора гораздо проще, чем известного.

Бапансный модулятор, содержащий дифференциальный источник входного напряжения, источник входного тока, деа нагрузочных резистора, восемь компенсационных и шестнадцать усилительных транзисторое, четыре источника постоянного тока, базы первого и второго усилительных транзисторов объединены и подключены к первому выходу дифференциального источника входного напряжения, базы третьего и четвертого усилительных транзисторов объединены и подключены к второму выходу дифференциального источника входного напряжения, объединенные коллекторы первого и четвертого усилительных транзисторов и объединенные коллекторы второго и третьего усилительных транзисторов являются дифференциальными выходами балансного модулятора и подключены соответственно через первый и второй нагрузочные резисторы к входу источника напряжения питания, змиттер первого усилительного транзистора подключен к змиттеру пятого усилительного транзистора и к эмиттеру первого компенсационного транзистора, эмиттер третьего усилительного транзистора подключен к эмиттеру шестого усилительного транзистора и к эмиттеру второго компенсационного транзистора, базы пятого усилительного транзистора и второго компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору второго компенсационного транзистора, базы шестого усилительного транзистора и первого компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору первого компенсационного транзистора, эмиттер второго усилительного транзистора подключен к эмиттеру восьмого усилительного транзистора и к змит907765

1О теру третьего компенсационного транзистора, эмит1ер четвертого усилительного транзистора подключен к эмиттеру четвертого компенсационного транзистора и к эмиттеру седьмого усилительного транзистора, базы седьмого усилительного транзистора и третьего компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору третьего компенсационного трэн- >0 зистора, базы восьмого усилительного транзистора и четвертого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору четвертого компенсационного транзистора, коллекторы пятого, шестого, седьмого и восьмого усилительных транзисторов подключены к общей шине, коллекторы первого, второго, третьего и четвертого компенсационных транзисторов соответ- 20 ственно подключены к коллекторам девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительных транзисторов, базы девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого транзисторов попарно объединены, эмиттеры тринадцатого усилительного и шестого компенсационного транзисторов объединены, базы тринадцатого усилительного и пятого компенсационного транзис- ЗО торов объединены и подключены к коллектору пятого компенсационного транзистора и к «ервому выходу первого источника постоянного тока, эмиттеры пятого компенсационного и четырнадцатого усилительного транзисторов объединены, базы четырнадцатого усилительного и шестого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору шестого компенса- ао ционного транзистора и к первому выходу второго источника постоянного тока, вторые выходы первого и второго источников постоянного тока подключены к общей шине, эмиттеры пят- 45 надцатого усилительного и восьмого компенсационного транзисторов объединены, базы пятнадцатого усилительного и седьмого компенсационного транзисторов объединены и.подключены к 50 коллектору седьмого компенсационного транзистора и к первому выходу третьего источника пс стоянного тока, эмиттеры шестнадцатого усилительного и седьмого компенсационного транзисторов объединены, базы .шестнадцатого усилительного и восьмого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору восьмого компенсационного транзистора и к первому выходу четвертого источника постоянного тока, вторые выходы третьего и четвертого источников постоянного тока и коллекторы пятнадцатого и шестнадцатого усилительных транзисторов объединены и подключены ко входу источника напряжения питания, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения модулятора, в него введены девятый и десятый компенсационные транзисторы, эмиттеры которых подключены к общей шине, база и коллектор девятого компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору тринадцатого усилительного транзистора и к базе одиннадцатого усилительного транзистора, база и коллеко тор десятого компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору четырнадцатого усилительного транзистора и к базе девятого усилительного транзистора, эмиттеры девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительных транзисторов подключены.к общей шине, первый выход источника входного тока подклю. чен к эмиттерам пятнадцатого и тринадцатого усилительных транзисторов, а второй выход — к эмиттерам четырнадцатого и шестнадцатого усилительных транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гребем А.Б. Проектирование аналоговых интегральных схем. М., "Энергия", 1976, с. 144, рис. 7-3 (прототип).

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 2952945/18-24, H 03 C 1Л54, G 06 G 7Л6, 30.06.80 (прототип).

907?65

Составитель Т.Сапунова

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Рейвес Корректор М.Шароаи

Заказ 615/69 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного коимтета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раувская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4