Аналоговое множительное устройство
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Республик о >661561 (61) Дополнительное к авт. свид-ву—
М К„г (22) Заявлено 29.12.77 (21). 2562231/18-24 с присоединением заявки №G 06 G 7/16
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 681. 335 (088.8) Опубликовано 0505.79. Бюллетень ¹ 17.
Дата опубликоеания описания 08.0579 (72) Авторы изобретения Г.В. Антонов, В.A. Васильков, и.В. Руревичи В.О. косминский (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
1 .Изобретение относится к области . аналоговой вычислительной техники и может быть использовано в вйчисли-. тельных устройствах для перем}ножения мгновенных значений двух входных на- пряжений.
Известно аналоговое мнажитеЖьное устройство, основанйое на прйнцйпе управления коэф}фицнейтом передачи четырехполюсника (усилителя, асье нюатора) с помощью полевых трйнзис- тороут,в качестве управляемых рези}С- торов jlj. В этом устройстве то}чность выполнения операции аеремножеййя определяется степенью линейности за- висимости проводимости между истоком и фтоком полевого транзистора от на- прж}кения на его затворе.
Наиболее близким по технической .сущности к изобретению является ана- 20 логовое множительное устройство (2), содержащее дифференциальный операционный усилитель с сопротивлением обратной связи, на входы которого подключены стоки одинаковых т1Ьлевых транзисторов, истоки которых соединены с данной нулевого потенциала.
Ко входам операционного усилителя подключены входные резисторы, соединенные с одним из источников напря2 жения-соМножителя . На затвор одного из полевых транэист}оров подключен выход масштабного сумматора, на входы-"которого подано смещение, напряжение второго сомножителя и часть йапс}}}яжения co Стока лс}левого транзистор}. На затвор" другого полевого транзистора подключей;выхбд второго маСштабного сумматора, на входы кото}рого подано"смещение и часть напряжения со стока полевого транзистора. Наличие двух полевых транзистфров в этой схеме повышает термостабильность УСтройства и уменьшает его чувствительность к отклонению режима питания. Подача части напряже» ния со стоков полевых транзисторов на затвор уменьшает нелинейные искажения, вызванные нелинейностью выходкой характеристикй полевых транзисторов. Общая величина ошибки, вызванная нелинейностью выходной характеристики, не превышает О, 1% . Линейность перемножителя по управляю- щему входу определяется линейностью управляющей характеристики полевого транзистора, т.е. зависимостью проводимости промежутка исток-сток от напряжения на затворе. У реальных полевых транзисторов эта зависимость
:3 6615 отличается от линейной, что приводит к необходимости работы на малом участке характеристики с небольшими сигналами, при которых становится заметным влияние шумов и дрейфов активных элементов и усиливается влияние температурной нестабильности. 5
Все это снижает точность выполнения операции перемножения.
Целью изобретения является повышение точности работы.
Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое множительное устройство, содержащее операционный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены через первый и второй масштабные резисторы ,с источником первого сомножителя и через сток-исток соответственно первого и второго полевых.транзисторов с шиной нулевого потенциала, резистор обратной связи, включенный 20 между инвертирующим входом операционного усилителя и его выходом, первый и второй сумматоры, выходы ко торых соединенй с затворами соответственно первого и второго полевых 25 транзисторов, первые входы суммато ров соединены с источником напряжения смещения, второй вход первого сумматора - с источником второго сомножителя, введена связь второго 90 входа второго сумматора с истбчнйком второго сомножителя.
Введение дополнительного соединения приводит к тому, что сопротивление промежутка исток-сток второго полевого транзистора, зависит от напряжения второго сомножителя. Вследствие того, что коэффициент передачи перемножителя прямо пропорционален проводимости первого полевого транзистора и обратно пропорционален проводимости второго полевого.транзйстора, меняя знак и величину передачи по второму входу второго сумматора можно осуществить линеаризацию. передачи перемножителя. Если передача перемножителя в функции напряжения второго сомножителя имеет вогнутый характер, то проводимость второго полевого транзистора должна иметь вид растущей функции . B этом 50 случае частное имеет более линейный характер, Если передача перемно- жителя носит выпуклый характер, проводимость второго полевого транзистора имеет вид убывающей функции. .На чертеже приведена функциональная схема аналогового множительного устройства.
Устройство содержит первый 1 и второй 2 полевые транзисторы, первый 3 и второй 4 масштабные резисторы, резистор обратной связи 5, операционный усилитель 6, источник первого сомножителя 7, первый 8 и второй 9 сумматоры, источник напряжения смещения 10, источник второго сомно-. (Зи 2 <1 ñì+««К2+ (2) где «« — коэфФициент пропорциональности
Ц<<1. (3)
Будем считать, что зависимость проводимости 6 „„ канала полевого транзистора от йапряжения на затворе аппроксимирована квадратичным полиномом
СИ 1 Зи+ 2О (4) де с1,с«„ и с« — некоторые постоянные коэффициенты.
61 4 жителя 11, Управляемый усилитель состоит из полевых транзисторов 1 и 2 с проводимостью 61 и GZ резисторов и 4 проводимостью G v G<, резисторов 5 с проводимостью 6 усилителя 6 °
Выход усилителя 6 является выходом управляемого усилителя и всего множительного устройства, на котором образуется выходное напряжение
"У= 1 "Х1 "Х2« где — масштабный коэффи циент;
U и Пх — напряжения первого и второго сомножителей.
Х1
Транзисторы 1 и 2 используются в режиме управляемых резисторов, проводимость сток-исток является некоторой функцией управляющего напряжения в общем случае (нелинейная). затвористок. Параметры транзисторов 1 и 2 одинаковы. Затвор транзистора 1 соединен с выходом сумматора 8, а затвор транзистора 2 — с выходом сумматора 9. Первые входы сумматоров
8 и 9 соединены с источником 10 напряжения смещения Е „„.
Источник смещения необходим для перемножения двухполярных сигналов
U 2, так как полевые транзисторы управляются только одной полярностью
Величины передач по первым входам сумматоров 8 и 9 одинаковы. Вторые входы сумматоров соединены с источником 11 напряжения U второго.соХ2 множителя. Величина передачи по второму входу сумматора 9 значительно меньше,. чем соответствующая передача сумматора 8. Напряжение на выходе сумматора 8 обеспечивает эффект перемножения, а напряжение на выходе сумматора 9 - линеаризацию характеристики.
Устройство работает следующим образом.
Напряжение UЗ „„ затвор-исток транзистЬра 1 равно
Оз ««1 = К„Есщ+ К 2«-«х, («)
2 где К, 1с > — )коэффициенты передач сумматора 9 соответственно по йервому и второму входам.
Напряжение U д2 затвор-исток транзистора 2 равйо«
661561 (5) 5
Формула изобретения
Р с-.&+ Ы . ю4 — (Составитель Л. Снимщикова
Техред З.Фанта Корректор О. Билак
Редактор Л. Утехина
Тираж 779 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 2478/52 филиал ППП Патент 1,г. Ужгород, ул Проектная, 4
5 а
Квадратичный членa2UЗ. Определяет отклонение от линейности, т.е. ошибку перемножения.
Коэффициент передачи управляемого усилителя равен
Р, ), Приняв G 3 G4+, G 5 2 После подстановки в выражение (6) соотношений (1) и (2) получаем с учетом условия (3) А з"Ф ") В "гВ Во "2 Во+Ц К2В10у "z где б4 (<-Ч), 5 А =а„+га К„Е Во"- aî+Q„ IC„Eсм+ 42К Е см, В„=<„+2а .К Е 1 см Второе слагаемое правой части (7) определяет отклонение от линейности 30 характеристики перемножения. Очевидно, что соответствующим выбором коэффициента можно свести эту ошибку к нулю. Требуемое значение (находится из условия 35 1) Вос 2 (8) о 1 2 Предложенное устройство позволяет повысить точность выполнения операции перемножения, что повышает качество работы систем и комплексов, в которых оно использовано. Аналоговое множительное устройство, содержащее операционный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены через первый и второй масштабные резисторы с источником первого сомножителя и через сток-исток соответственно первого и второго полевых транзисторов с шиной нулевого потенциала, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и его выходом, первый и второй сумматоры, выходы которых соединены с затворами соответственно первого и второго полевых транзисторов, первые входы сумматоров соединены с источником напряжения смещения, второй вход первого сумматора соединен с источником второго сомножителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы, второй вход второго сумматора соедйнен с источником второго сомножителя. Йсточникй информации, принятые во внимание при экспертизе 1 .. Патент США Р 34 75001, кл. 23519419, 1962. 2. Заявка У 2410801/18-24 кл. G 06 G 7/16, 1976, по которой принято положительное решение.
