Четырехквадрантное множительное устройство

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОВ РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсини

Соцналнстнчесини

Республик

< 957225 (6I ) Дополнительное к авт. санд-ву— (22)Заявлено 29.12.80 (21) 3224778/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет(51)М. Кл..G 06 С 7/16

1веударотееииый комитет

СССР ио делам нэабретений н открытий (53) УДК681.335 (088.8) Опубликовано 07.09.82. Бюллетень М 33.

Дата опубликования описания 07. 09. 82 (72) Авторы изобретения

Н. В. Наумов и И. В. Поликарпов

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И. Ленина (71) Заявитель (543 ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНОЕ МНОНИТЕЛ6НОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике.

Известно четырехквадрантное устройство умножения, содержащее дифференциальный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен линеаризованный полевой транзистор, к выходу дифференциаль" ного усилителя подключен второй линеариэованный полевой транзистор, 10 выполняющий функцию управляемого сопротивления, включенного в цепь рези стивного делителя, сигнал с которого подается на вход второго дифференциальнirо усилителя 1.1 j.

t5

Недостаток такого устройстваузкий диапазон изменения входных сиг. налов, обусловленный тем, что ха" рактеристики линеаризованных полевых транзисторов линейны в узком ди- еО апаэоне напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является множительное устройство, содержащее пер2 вый и второй дифференциальные усилители, семь масштабных резисторов, два ограничивающих резистора, задающий потенциометр, источник опорного напряжения, первый и второй усилительные транзисторы, эмиттеры которых соединены между собой, база первого усилительного транзистора через первый масштабный резистор соединена с первым входом устройства и через первый ограничивающий резистор - с шиной нулевого потенциала, база второго усилительного транзистора через второй масштабный резистор соединена с подвижным контактом задающего потенциометра, выводы которого подключены к источнику опорного напряжения, и через второй. ограничивающий резистор подключена к шине нулевого потенциала, коллектор первого усилительного транЗистора соединен с инвертирукнцим входом первого дифференциального усилителя и через третий масштабный резистор

957225 с шиной нулевого потенциала, в цепь отрицательной обратной связи первого дифференциального усилителя включен четвертый масштабный резистор, неинвертирующий вход первого дифферен/

5 циального усилителя подключен к шине нулевого потенциала, коллектор вто- рого усилительного. транзистора под. ключен к инвертирующему входу второ- . го дифференциального усилителя, через io пятый масштабный резистор - к выходу первого дифференциального усилителя, а через шестой масштабный резисторк выходу второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход второго дифференциального усилителя подключен к шине нулевого потенциала,тре-; тий и четвертый усилительные транзисторы, базы которых объединены и подключены к шине опорного напряжения устройства, коллектор третьего усилительного транзистора подключен к эмиттерам первого и второго усилительных транзисторов, коллектор четвертого усилительного транзистора подключен к первому выводу седьмого масштабного резистора и к инвертирующему входу третьего дифференциаль-. ного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход подключен к эмит-,. терам третьего и четвертого усилительных транзисторов. Устройство имеет высокую точность умножения, не требует применения дополнительных каскадов усиления 2 ).

Недостатком данного устройства является то, что перемножение сигНалов производится лишь в двух квадрантах.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей перемножителя за счет перемножения сигналов в четырех квадрантах при сохранении высокой точности перемножения и широкого динамического диапазона вход45 ных и выходных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены нуль-орган и два усилителя с дискрет но изменяемым коэффициентом усиления, информационный вход первого усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом усиления соединен с входом нуль-органа и является вторым входом устройства, а выход подключен к второму выводу седьмого масштабного резистора, информационный вход второго усилителя с дискретно изменяемым Ко

1эффициентом усиления подключен к выходу второго дифференциального усилителя, а выход является выходом устройства, выход нуль-оргайа подключен к управляющим входам усилителей с дискретно"изменяемым коэффициентом усиления.

На чертеже дана функциональная схема четырехквадрантного множительного устройства.

Множительное устройство содержит первый и второй усилительные транзисторы 1 и 2, которые образуют первую дифференциальную пару транзисторов.

База первого усилительного транзистора 1 через первый масштабный резистор

3 соединена с первым входом 4 устройства, база второго усилительного транзистора 2 через второй масштабный резистор 5 соединена с подвижным контактом задающего потенциометра 6, выводы которого подключены к источнику 7 опорного напряжения. Кол.лектор первого усилительного транзис" тора 1 соединен через третий масштабный резистор 8 с шиной нулевого потенциала и непосредственно с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя 9, в цепи отрицательной обратной связи которого включен четвертый масштабный резистор 10. Неинвертирующий вход дифференциального усилителя 9 соединен с шиной нулевого потенциала. Неинвертирующий вход третьего дифференциального усилителя 11 подключен к шине нулевого потенциала, а инвертирующий вход соединен с седьмым масштабным резистором 12 и с коллектором третьего усилительного транзистора 13, который вместе с четвертым усилительным транзистором 14 образует вторую дифференциальную пару транзисторов.

Эмиттеры усилительных транзисторов 1 и 2 соединены между собой и с коллектором четвертого усилительного транзистора 14 второй дифференциальной пары транзисторов. Выход третьего дифференциального усилителя 11 соединен с эмиттерами транзисторов .13 и 14 второй дифференциальной пары.

Базы транзисторов 13 и 14 второй дифференциальной пары соединены между собой и с вторым входом 15 устройства по опорному напряжению. Устройство содержит второй дифференциальный усилитель 16, в цепи отрицательной обратной связи которого включен пятый масштабный резистор 17. Неинвертирующий вход второго дифференциального

5 . 9572 усилителя соединен с шиной нулевого ! потенциала, а инвертирующий вход через шестой, масштабный резистор 18 соединен с выходом первого дифференциального усилителя. S

Кроме того, устройство содержит нуль-орган 19, вход которого соединен с информационным входом первогоусилителя 20 с дискретно изменяемым коэффициентом усиления и непосред- 1р ственно с третьим входом 21 устройства. Выход первого усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом усиления соединен со вторым выводом седьмого масштабного резистора. Ин- д формационный вход второго усилителя

22 с дискретно изменяемым коэффициентом усиления соединен с выходом второго дифференциального усилителя. Входы управления первого и второго усилителей с дискретно изменяемыми коэффициентами усиления соединены между собой и с выходом нуль-органа. Выход второго усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом усиления соединен непосредственно с выходом 23 устройства.

На чертеже обозначены ограничивающие резисторы. 24 и 25, которые подключены к базам соответственно. первого и второго транзисторов.

Устройство работает следующим образом.

Умножение сигналов производится на дифференциальной паре усилительных транзисторов 1 и 2. Один умножаемый сигнал (любой полярности) подается в базу транзистора 1 первой дифференциальной пары. Второй умножаемый сигнал (также любой полярности ) подается на вход нуль-органа 19 и одновременно на вход первого усилителя 20 с дискретно изменяемым коэффициентом усиления.

Усилитель с дискретно изменяемым

43 коэффициентом усиления представляет собой усилитель, коэффициент усиления которого равен либо +1, либо -1, в зависимости от величины потенциала, поступающего на его вход управления.

Когда сигнал на входе нуль-органа 19 имеет положительную полярность, на его выходе (а следовательно, и на входах управления усилителей 20 и 22) присутствует такой потенциал, при котором коэффициенты усиления усилителей 20 и 22 равны +1. Когда сигнал на входе нуль-органа 19 становится отрицательнын, на его выходе (и, со25 4 ответственно, на входах управления усилителей 20 и 22) присутствует такой потенциал, при котором коэффициенты усиления- усилителей 20 и 22 равны -1.

Таким образом, сигнал на выходе усилителя 20 всегда имеет положительную полярность. Этот сигнал I Uql weреэ резистор 12 подается на инверти: рующий 1вход дифференциального усилителя 11, который вместе с усилительными транзисторами 13 и 14 образует генератор тока. Величина тока изменяется при изменении сигнала lU l,.

ip i Ц1 lip1 ) где R - сопротивление резистора 12.

При изменении величины тока 1о .изменяется коэффициент дифференцйального усиления К3 дифференциальной пары транзисторов 1 и 2. Следовательно, можно записать

K„= КУ" " что соответствует

Uebl = Кфо !" 0х)/ 1 11 =КЪОх 10 где К, К вЂ” коэффициенты пройорциональности.

Питание коллекторов усилительных транзисторов 1, 2 осуществляется через дифференциальный усилитель 9, причем режим схемы выбран таким образом, что на коллекторах усилительных транзисторов 1 и 2 постоянно присутствует нулевой потенциал. Слежение эа нулевым потенциалом осуществляют уси = лители 9 и 16. Дифференциальный усилитель 9 отслеживает изменение питания коллекторов пары, поддерживая его постоянным при изменении окружающей температуры в широком диапазоне. Сигнал произведения двух напряжений снимается с правого коплектора усилительного транзистора 2, усиливается усилителем 16 и подается на вход усилителя 22, знак усиления которого меняется в зависимости от знака напряжения U как было сказано выше. Следовательно, с выхода усилителя 25 снимается сигнал, пропорциональный произведению напряжений U и U>.

Таким образом, предлагаемое устройство расширяет диапазон изменения входных сигналов за счет возможности умножения сигналов в четырех квадрантах.

Формула изобретения

Четырехквадрантное множительное устройство, содержащее первый и второй

957225 дифференциальные усилитвли, семь масштабных резисторов, два ограничивающих резистора, задающий потенциометр, источник опорного напряжения, первый и второй усилительные 5. транзисторы, эмиттеры которых сое- . динены между собой, база первого усилительного транзистора через первый масштабный резистор соединена с первым входом устройства и через пер- 10

:вый ограничивающий резистор - с шиной нулевого потенциала, база второго усилительного транзистора через второй масштабный резистор соединена с подвижным контактом задающего 15 потенциометра, выводы которого подключены к источнику опорного напряжения и через второй ограничивающий резистор подключены к шине нулевого потенциала, коллектор первого уси- щ лительного транзистора соединен с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя и через третий масштабный резистор - с шиной нулевого потенциала, в цепь отрица-,25 тельной обратной связи первого дифференциального усилителя включен четвертый масштабный резистор, неинвертирующий вход первого дифференциального усилителя подключен к шине ну- З0 левого потенциала, коллектор второго усилительного транзистора подключен к инвертирующему входу второго дифференциального усилителя, через . пятый масштабный резистор подключен

35 к выходу первого дифференциального усилителя, а через шестой масштабный резистор - к выходу второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход второго дифференциального усили- теля подключен к шине нулевого потенциала, третий и четвертый усилительные транзисторы, базы которых объединены и подключены к шине опорного напряжения устройства, коллектор третьего усилительного транзистора подключен к. эмиттерам первого и второго усилительных транзисторов, коллектор четвертого усилительного транзистора подключен к первому выводу седьмого масштабного резистора и к инвертирующему входу третьего дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход подключен к эмиттерам третьего и четвертого усилительных транзисторов, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона изме- нения входных сигналов, в него введены нуль-орган и два усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом усиления, информационный вход первого усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом усиления соединен с входом нуль-органа и является вторым входом устройства, а выход подключен к второму выводу седьмого масштабного резистора, информационный вход второго усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом усиления подключен к выходу второго дифференциального усилителя, а выход явля-.. ется выходом устройства, выход нульоргана подключен к управляющим входам усилителя с дискретно изменяемым коэффициентом усйления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 667971, кл. G 06 G 7/16, 1977.

2, Авторское свидетельство СССР

М 545992, кл. 6 06 G 7/16, 1975 (прототип).

957225

Составитель Т. Сапунова

Техред С.Мигунова Корректор М. Коста

Редактор А. Мотыль

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

Заказ 6600/38 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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