Множительное устройство

 

МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый операционный усилитель; инвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является первым входом устройства , между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя включен второй масштабный резистор , неинвертирующий вход первого операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого .потенциала, выход первого операционного усилителя подключен к первому выводу четвертого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом пятого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, первый и второй усилительные транзисторы, эмиттеры которых подключены к второму выводу четвертого масштабного резистора, коллекторы первого и второго усилительных транзисторов через соответствующие первый и второй резисторы нагрузки соединены с первым выходом источника напряжения, второй операционньм усилитель , между инвертирующим входом и выходом которого включен шестой масштабный резистор, цервый вывод седьмого масштабного резистора подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, источник напряжений смещения, к выхот дам которого подключены первый и второй выводы балансировочного потенциометра , к первому выходу источника нашряжений смещения подключен первый г вывод токозадающего резистора, первый и второй резисторы смещения, первьй и второй токоограничительные резисторыJ коллекторы первого и второго усилительньк транзисторов подключены соответственно к неинвертирукяцему и инвертирующему входам второго операционного усилителя , отличающееся со тем, что, с целью расширения области о применения за счет возможности пере&9 множения гармонических сигналов и 1 повышения точности работы, в него введены третий и четвертый усилительные транзисторы, третий операционный усилитель, третий и четвертый резисторы нагрузки, третий резистор смеп ения , восьмой, девятый и десятьй масштабные резисторы, терморезистор и блок коррекции, выполненный в виде последовательно соединенных выпрямительного диода и токоограничительного резистора, причем база первого усилительного транзистора соединена с первыми выводами первого резистора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК .

09) (И) /

З(5)) G 06 G 7 16

/ ,I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3532136/18-24 (22) 3 1. 12.82 (46) 15. 10.84. Вл . N - 38 (72) В.В.Алексеев и В.А.дартау (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г.В.Плеханова (53) 681.335(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

В 1440093, кл . G 4 G, опублик, 1976.

2. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре, M., "Советское радио", 1979, с. 178-182, рис. 4.21.б (прототип). (54) (57) МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является первым входом устройства, между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого .потенциала, выход первого операционного усилителя подключен к первому выводу четвертого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом пятого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, первый и второй усилитель ные транзисторы, эмиттеры которых подключены к второму выводу четвертого масштабного резистора, коллекторы первого и второго усилительных транзисторов через соответствующие первый и второй резисторы нагрузки соединены с первым выходом источника напряжения, второй операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен шестой масштабный резистор, первый вывод седьмого масштабного резистора нодключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, источник напряжений смещения, к выхот .дам которого подключены первый и второй выводы бапансировочного потенциометра, к первому выходу источника на пряжений смещения подключен первый вывод токоэадающего резистора, первый и второй резисторы смещения, первый и второй токоограничительные резисторы, коллекторы первого и второго усилительных транзисторов подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам второго операционного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности перемножения гармонических сигналов и повышения точности работы, в него введены третий и четвертый усилительные транзисторы, третий операционный усилитель, третий и четвертый резисторы нагрузки, третий резистор смеп1ения, восьмой, девятый и десятый масштабные резисторы, терморезистор и блок коррекции, выполненный в виде последовательно соединенных выпрямительного диода.и токоограничитель ного резистора, причем база первого усилительного транзистора соединена с первыми выводами первого резистора

19037

11 смещения и первого токоограничительного резистора, база второго усилительного транзистора соединена с первыми выводами второго резистора смещения и второго токоограничительного резистора и с базой четвертого усилительного транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом токозадающего резистора и с эмиттером третьего усилительного транзистора, база которого подключена к первому выводу третьего резистора смещения, второй вывод которого соединен с вторыми выводами. первого и второго резисторов смещения и с шиной нулевого потенциала, второй вывод первого токоограничительного резистора подключен к среднему выводу балансировочного потенциометра, второй вывод второго токоограничительного резистора соединен с первым выводом терморезистора, второй вывод которого являетсяс вторым входом устройства, коллекторы третьего и четвертого усилительных транзисторов через соответствующие гретий и четвертый резисторы нагрузки подключены к первому выходу источника напряжения, второй выход которого через восьмой масштабный резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, между янвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя включен девятый масштабный резистор, второй вывод седьмого масштабного резистора соединен с выходом третьего операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через десятый масштабный резистор подключен к шине нулевого потенциала, коллекторы третьего и четвертого усилительных транзисторов еоединены соответственно с инвертиру3о. щим и неинвертирукяцим входами третьего операционного усилителя, первый и второй выводы блока коррекции соединены соответственно с первым и вто- рым выводами первого масштабного резистора.

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известно множительное устройство, содержащее дифференциальные пары усилительных транзисторов, генераторы стабильных токов Ci), Однако данное устройство характери" зуется невысокой точностью работы 19 и невозможностью перемножения переме н ных си г нал ов ..

Наиболее близким к предложенному является множительное устройство, содержащее первый операционный уси- 15 литель, . инвертирукяций вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя включен вто- 1п рой масштабный резистор, к неинвертирующему входу первого операционного усилителя подключен первый вывод третьего масштабного резистора, второй вывод которого соединен с шиной )5 нулевого потенциала, к выходу первого операционного усилителя подклю1 чен первый вывод четвертого масштабного резистора, второй вывод которого через пятый масштабный резистор соединен с неинвертирукяцим входом . первого операционного усилителя, первый и второй усилительные транзисторы, эмиттеры которых подключены к второму выводу четвертого масштабного резистора, коллекторы первого и второго усилительных транзисторов соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами второго операционного усилителя, а через соответствующие нагрузочные резисторы подключены к источнику напряжения, база второго усилительного транзистора подключена к среднему выводу балансировочного резистора, второй вывод первого масштабного резистора является первым входом, а база первого усилительного транзистора является вторым входом устройства, между инвертирукяцим входом и

° выходом второго операционного усилителя включен шестой масштабный резистор, неинвертирукяций вход второго операционного усилителя через седь1119 з мой масштабный резистор подключен

k шине нулевого потенциала, а выход является выходом устройства, токоограничительные резисторы и резисторы смещения (2) .

Однако с помощью известного устройства невозможно перемножить гармонические сигналы, кроме того, устройство характеризуется невысокой точностью работы.

Цель изобретения — расширение области применения за счет возможности перемножения гармонических сигналов и повышение точности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в множительное устройство, содержащее первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод

20 которого является первым входом устройства, между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого потенциала, выход первого операционного усилителя подключен к первому выводу четвертого масштабного резистора, второй вывод которого

30 соединен с первым выводом пятого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, первый и второй усилительные транзисторы, змиттеры которых подключены к второму выводу четвертого масштабного резистора, коллекторы первого и второго усилительных транзисторов через соответствующие первый и второй резисторы нагрузки соединены с первым выходом источника напряжения, второй операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен шестой масштабный резис- 45 тор, первый вывод седьмого масштабно

ro резистора подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, источник напряжений смещения, к выходам которого подключены первый и второй выводы балансировочного потенциометра, к первому выходу источника напряжений смещения подключен первый вывод токозадаюшего резистора, первый и второй резисторы смещения, первый и второй токоограничительные резисто037 4 ры, коллекторы первого и второго усилительных. транзисторов подключень соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам второго операционного усилителя, введены третий. и четвертый усилительные трайзисторы,. третий операционный усилитель, третий и четвертый резисторы нагрузки, третий резистор смещения, вос ьмой, девятый и десятый масштабные резисторы, терморезистор и блок коррекции, выполненный в виде последовательно соединенных выпрямительного диода и токоограничительного резистора, причем база первого усилительного транзистора соединена с первыми выводами первого резистора смещения и первого©токоограничительного резистора, база второго усилительного транзистора соединена с первыми выводами второго резистора смещения и второго токоограничительного резистора и с базой четвертого усилительного транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом токозадающего резистора и с эмиттером третьего усилительного транзистора, база которого подключена к первому выводу третьего резистора смещения, второй вывод которого соединен с вторыми выводами первого и второго резисторов смещения и с шиной нулевого потенциала, второй вывод первого токоограничительного резистора подключен к среднему выводу балансировочного потенциометра, второй вывод второго токоограничительного резистора соединен с первым выводом терморезистора, второй вывод которого является вторым входом устройства, коллекторы третьего и четвертого усилительных транзисторов через соответствующие третий и четвертый резисторы нагрузки подключены к первому выходу источника напряжений, второй выход которого через восьмой масштабный резистор соединен с инвертирующнм входом первого операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя включен девятый масштабный резистор, второй вывод седьмого масштабного резистора соединен с выходом третье"

ro операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через десятый масштабный резистор подключен к шине нулевого потенциала, коллекторы третьего и четвертого усилительных транзисторов соединены соответственно с инвертирующим и неинверти37

Ц* = -»- » — -- ех2 г.„ р oL (3) (4) Так как сигнал с выхода третьего операционного усилителя 32 поступает на неинвертирующий вход второго операционного усилителя 3 1, то на его выходе формируется разностной сигнал: где U,U - напряжение на первом н втором входах 34 и 35.

Влияние гиперболического тангенса в произведении сводится к минимуму подбором величин сопротивлений второго резистора 14 смещения, втоS 11190 рукщим входами третьего операционно-, го усилителя, первый и второй выводы блока коррекции соединены соответственно с первым и вторым выводами первого масштабного резистора.

На чертеже изображена функциональная схема предложенного множительного устройства.

Устройство содержит первый, второй, третий, четвертый, пятьп, шес- 1п той, седьмой, восьмой, девятый и деся. тый масштабные резисторы 1-10, блок

11 коррекции, первый операционный усилитель 12, первый, второй и третий резисторы смещения 13-15, источник 16 напряжения, источник 17 напряжений смещения, балансировочный потенциометр 18, терморезистор 19, первый и второй токоограничительные резисторы 20 и 21, токозадающий резистор 22, первый, второй, третий и четвертый усилительные транзисторы

23-26, первый, второй, третий и четвертый резисторы нагрузки 27-30, второй и третий операционные усилители

31 и 32, шину 33 нулевого потенциала, первый и второй входы 34 и 35 и выход

36 устройства, выпрямительный диод

37 и токоограничительный резистор 38, Множительное устройство работает следующим образом.

Сигналом, подаваемым на второй вход 35, изменяется внутреннее сопротивление одного из пары первого и второго усилительных транзисторов

23 и 24. Поэтому ток, поступающий в их эмиттерные цепи от преобразователя напряжение-ток, образованного первым операционным усилителем 12 совместно с первым, вторым, третьим четвертым и пятым масштабными резисторами 1-5, при подаче на первый вход 34 напряжения, перераспределяется между первым и вторым усилительными транзисторами 23 и 24, а возникающий между их коллекторами дифференциапьный сигнал усиливается вторым операционным усилителем 31. Так как коэффициент усиления дифференциального каскада образованного перЭ

50 вым и вторым усилительными транзис- . торами 23 и 24, зависит от величины выходного тока преобразователя напряжение-ток, задаваемого напряжением на первом входе 34, то дифференциальный сигнал оказывается пропорциональ55 ным произведению сигналов на первом и втором входах 34 и 35. Этот сигнал можно запсать в виде:

i* (i*+i*)th- +2th-к ° П U М2

М э эо 2 где i* i* i* U* — нормированные вели 1 о м М2 чины, i* ю к (2) ок где I — ток коллектора при отсутЬк ствни сигнала, i полное приращение тока коллектора. где n„- коэффициент. (1 и 4);

Ч вЂ” тепловой потенциал; о — коэффициент передачи делителя, образованного вторым резистором смещения 14, вторым токоорганичительным резистором 21 и терморезисто ром 19.

Последний член в выражении (1) характеризует "пролезание" сигнала с второго входа 35 на выход 36.

Аналогично работает дифференциальный каскад, образованный третьим и четвертым усилительными транзисторами 25 и 26, совместно с третьим операционным усилителем 32, с той лишь .разницей, что ток, поступающий в общую эмиттерную цепь через токозадающий резистор 22, постоянен. Диф" ференциальный сигнал, снимаемый с коллекторов третьего и четвертого усилительных тразисторов 25 и 26, определяется выражением:

U ex U""ва

Р= i*th — — +2th ——

А1 зо 2 2

U* - К i* th — — "= KU„U (5) П exz

Эых я

1119037

Составитель 0.0траднов

Редактор И.Воловик Техред О.Неце Корректор В.Бутяга

Заказ 7455/37 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оакрытий

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

Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4

7 рого токоограничительного резистора

21 и терморезистора 19.

Для компенсации резличия и нелинейности коэффициента передачи множи. тельного устройства при изменении зна. ка сигнала на первом входе 34 используется блок 11 коррекции, содержащий последовательно соединенные выпрямительный диод 37 и токоограничительный резистор 38.

Предложенное множительное устройство позволяет реализовать произведение гармонических сигналов и обладает более высокой точностью работы.