Аналоговое множительное устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

„„авоовт

+ ф, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 231079 (21) 2830316/18-24 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 3008,81.Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 300881 (51)М. Кл.з

G G 7/163

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.335 (088.8) Ь

В.A. Ерухимович, С.О. Кривицкий И И.И. Эпште

f (72) Авторы изобретен и я (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ МНОУ(ИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналого= вой вычислительной технике и может быть использовано в узлах формирования и преобразования сигналов, входящих в состав систем регулирования скорости электроприводов переменного и постоянного тока.

Известны множительные устройства, в которых для перемножения аналоговых сигналов используются полевые транзисторы, включенные на входе или в обвяэке суммирующего операционного усилителя. Одним иэ перемножаемых сигналов осуществляется управление полевым транзистором, другой сигнал создает ток во входной цепи операционного усилителя (1).

Это множительное устройство не обеспечивает достаточную точность перемножения сигналов так как зави1 симость сопротивления канала проводимости полевого транзистора от управляюцего сигнала нелинейна, а предлагаемые в устройствах коррекции недостаточно эффективны.

Наиболее близким к предложенному является множительное устройство, содержацее источники первого и второго сомножителей, делитель напряжений, операционный усилитель с регу лируемым коэффициентом усиления, выход которого является выходом устройства, два управляемых резистора, выполненные на полевых транзисторах, первые выводы управляемых резисторов объединены и подключены ко входу операционного усилителя, вторые выводы управляемых резисторов объединены и подключены ко входу делителя напряжений и к источнику первого сомножителя, управляюций вход первого управляемого резистора подключен к выходу делителя напряжений, а управляющий вход второго управляемого резистора подключен к выходу источника второго сомножителя (2).

В данном множительном устройстве коррекция осуцествляется за счет пропускания одного иэ перемножаемых сигналов на вход операционного усилителя по двум каналам — основному и корректирующему (каналы проводимости полевых транзисторов). Этим же сигналом> пропуценным через делитель, управляется транзистор корректирующего канала. Вторым иэ перемножаемых сигналов осуществляется управление транзистором основного канала.

Если бы зависимость сопротивления

-ЗО канала проводимости полевого тран860087 эистора от величины сигнала управления была гиперболической через транзистор основного канала поступал бы ток, пропорциональный по величине произведению выходных сигналов. Реальная зависимость отличается от гиперболической. Поэтому используется цепь коррекции.

Недостатками этого множительного устройства является то, что в схеме не учтено влияние на характеристику порога отпирания полевых транзисторов, корректирующая добавка не учитывает величины сигнала управления транзистором основного канала. В результате коррекция не устраняет погрешности в выходном сигнале умножителя.

Кроме того, такое множительное устройство не позволяет перемножать сигналы с меняющейся полярностью, так как при изменении полярности сиг що налов на затворах транзисторов транзисторы закрываются.

Цель изобретения — повышение точности работы при высоком быстродействии, 25

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое множительное устройство, содержащее источники первого и второго, сомножителей, операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого является выходом устройства,и два управляемых резистора, первые выводы первого и второго управляемых резисторов объединены и подключены ко входу операционного усилителя„ введены первый и второй.инверторы, третий и четвертый управляемые резисторы, шесть токоэадающих резисторов, две корректирующие цепочки и источник напряжения смещения, первые выводы 4О третьего и четвертого управляемых резисторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала, вторые выводы первого и третьего управляющих резисторов объединены и через 4S первый токозадающий резистор подключены ;; источнику первого сомножителя, управляющие входы первого и четвертого управляемых резисторов объединены и подключены ко входу первой 5g корректирующей цепочки, через второй токозадающий резистор — к источнику второгб сомножителя и через третий токозадающий резистор — к источнику напряжения смещения, вторые выводы второго и четвертого управляемых резистс1ров объединены и через последовательно соединенные четвертый токозадающий резистор и первый инвертор подключены к источнику первого сомножителя, управляющие входы второго и 66 третьего управляемых резисторов объединены и подключены ко входу второй корректирующей цепочки, а через последовательно соединенные пятый токозадающий резистор и второй ин- 65 вертор подключены к источнику второ

ro сомножителя, через шестой токоэадающий резистор подключены к источнику напряжения смещения, выходы первой и второй корректирующих цепочек подключены к источнику напряжения смещения.

Кроме того, каждая корректирующая цепочка содержит корректирующий резистор, оцин вывод которого является входом корректирующей цепочки, корректирующий диод, анод которого подключен к другому выводу корректирующего резистора, и потенциометр, движок которого подключен к катоду корректирующего диода, первый и второй выводы потенциометра подключены к источнику напряжения смещения.

Функциональная схема аналогового множительного устройства приведена на чертеже.

Аналоговое множительное устройство содержит источники первого 1 и второго 2 сомножителей, операционный усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления, резистор 4 обратной связи операционного усилителя,, первый — четвертый управляемые резисторы, выполненные на полевых транзисторах 5 — 8 соответственно, первый и второй инверторы 9 и 10, первый — шестой токоэадающие резисторы

ll — 16 соответственно, первую корректирующую цепочку 17, содержащую корректирующий резистор 18, корректирующий диод 19 и потенциометр 20, вторую корректирующую цепочку 21, содержащую корректирующий резистор

22, корректирующий диод 23 и потенциометр 24, источник 25 напряжения смещения.

Аналоговое множительное устройство работает следующим. образом.

Устройство имеет два симметричных канала, по которым один из входных сигналов подается на вход операционного усилителя. Другим входным сигналом осуществляется управление параметрами каналов. При суммировании сигналов на входе операционного усилителя выделяется составляющая, пропорциональная произведению входных сигналов.

Устройством перемножаются два потенциальных входных сигнала Иl и И2.

Выходной сигнал устройства также потенциальный: алых = О а где К - постоянная величина.

Наличием двух каналов обеспечивается воэможность качественного перемножения двухполярных сигналов.

Использованные в устройстве цепочки коррекции, состоящие иэ потенциометра, корректирующего диода и корректирующего резистора, с хорошей степенью точности приближают к гипер860087

3ПР1 СМ 1 2 где U „- постоянный сигнал смеще î ниs 0См= % +я 142

R1S

К вЂ” коэффициент (К

4 12 1Ь

На управляющие входы управляемых сопротивлений резисторов 6 и 8 подается сигнал (чпрz см 1

Сигнал — И2 формируется с помощью инвертора 10. 40

Известно, что зависимость сопротивления проводящего канала полевого транзистора с изолированным затвором от величины сигнала управления близка к гиперболической

R

А канала U» и где A — постоянная величина, соответствующая параметрам полевого транзистора;

U — потенциал порога отпирания полевого транзистора.

При управлении управляемыми резисторами 5 и 8 таким сигналом U >>>

= Uo„+ К< И2, в котором U<>>Up а К ° U

4 2 см о проводимости транзисторов

Р =Р

8 (ем о +"1 2

При управлении управляемыми резисторами 7 и 6 сигналом П пр2=0 „;К4 И2 болической зависимости между сопротивлением цепей на входе операционного усилителя и входным сигналом аналогового множительного устройства, управляющими параметрами данных цепей. 5

Входными цепями операционного усилителя являются цепь, состоящая из резистора 11 и управляемых резисторов 5 и 7, и цепь, состоящая из ре.зистора 14 и управляемых резисторов

6 и 8. Все управляемые сопротивления выполнены на полевых транзисторах с изолированным затвором.

Во входной цепи суммирующего операционного усилителя, состоящей из резисторов 11, 5 и 7, ток создается входным сигналом И1. Во входной цепи суммирующего операционного усилителя, состоящей из резисторов 14, 6 и 8, ток создается сигналом — И1, полученным инвертированием сигнала 20

И1 инвертором 9.

На управляющие входы управляемых резисторов 5 и 8 подается сигнал сопротивление каналов проводимости транзисторов

Р-РА ч ь (Uc -uo)-К1uz е

На вход операционного усилителя поступает ток 1. через управляемый резистор 5 и ток i< через управляемый резистор 6.

Каждый из двух входных токов име" ет составляющую, пропорциональную произведению И1 И2, и составляющую, пропорциональную только И1.

Суммарный входной ток усилителя

2«u„u

212 М(0 -О) ВЫХ 4 Ю4К„О„О

Вых гК(О, -О, .А гкк„

Так как

2 1см (- о +À является по32 К стоянной величиной - Co st =K, : 2 (u< -uo> a то выходной сигнал устройства умножения

0 „ =КО„О2

Чтобы реальная зависимость между величиной сопротивления канала проводимости полевого транзистора и величиной сигнала управления не отличалась от гиперболической, в устрЬйстве осуществляется ограничение разности потенциалов на электродах полевых транзисторов и используются цепи коррекции.

Ограничение разности потенциалов на электродах транзисторов достигается включением резисторов 11 и 14 последовательно с каналами проводимости полевых транзисторов и реэисторных делителей (11-13, 14-16) в цепях управления полевых транзисторов. Такое ограничение необходимо, поскольку зависимость между сопротивлениями полевых транзисторов и сигналом управления близка к гиперболической только в узком диапазоне сигналов управления (U +дЩ и при близких к нулю значениях разности потенциалов между стоком и истоком. Даже при ограничении разностей потенциалов на электродах полевого транзистора его реальная характеристика такова, что при больших отклонениях от рабочей точки (П ) выходной сигнал усилителя 3 практйчески получаетаЮ несколько большим, чем произведение

И1 И2. Для ликвидации. этого несоотСоставляющие токов, пропорциональные только И1, взаимно компенсируются.

Выходной сигнал усилителя

860087 ветствня и используются цепи коррекции (потенциометры 20 и 24, корректирующие диоды 19 и 23, корректирующие резисторы 18 и 22), которые так воздействуют на величину сопротивлений полевых транзисторов, что выходной сигнал устройства снижается.

Изобретение обеспечивает качественное перемножение двух аналоговых знакопеременных сигналов при высоком быстродействии.

Формула изобретения

1. Аналоговое множительное устройство, содержащее источники первого и второго сомножителей, операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого является выходом устройства, и два управляемых резистора, первые выводы первого и второго управляемых резисторов объединены и подключены ко входу операционного усилителя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы при высоком быстродействии, в устройство введены первый и второй инверторы, третий и четвертый управляемые резисторы, шесть токозадающих резисторов, две корректирующие цепочки и источник напряжения смещения, первые выводы третьего и четвертого управляемых резисторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала, втоРые выводы пеРвого и третьего управляющих резисторов объединены и через первый токоэадающий резистор подключены к источнику первого сомножителя, управляющие входы первого и четвертого управляемых резисторов о единены и подключены ко входу 40 первой корректирующей цепочк :, через второй токозадающий резистор — к источнику второго сомножителя н через третий токозадающий резистор — к источнику напряжения смещения, вторые выводы второго и четвертого управляемых резисторов объединены и через последовательно соединенные четвертый токозадающий резистор н первый инвертор подключены к источнику первого сомножителя, управляющие входы второго и третьего управляемых резисторов объединены и подключены ко входу второй корректирующей цепочки, а через последовательно соединенные пятый токозадающий резистор и второй инвертор подключены к источнику второго сомножителя, через шестой токозадающий резистор подключены к источнику напряжения смещения, выходы первой и второй корректирующих цепочек подключены к источнику напряжения смещения.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждая корректирующая цепочка содержит корректирующий резистор, один вывод которого является входом корректирующей цепочки, корректирующий диод, анод которого подключен к другому выводу корректирующего резистора, и потенциометр, движок которого подключен к катоду корректирующего диода, первый и второй выводы потенциометра подключены к источнику напряжения смещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 432526, кл. G 06 G 7/16, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 430384, кл. G Об G 7/163, 1973 (прототип). с