Множительное устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социвлистичвскин

Рве убпкк

< 976451 (6l ) Дополнительное к авт. свиа-ву (22)Заявлено 15.05.81 (21) 3286012/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5I)M. Кл.

G 06 G 7/163 е

9кударетванный квинтет

СССР но двлаи нзобретвннй н открытнй

Опубликовано 23. 11 ° 82 ° Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23. 11.82 (53) УДК 681 335 (088.8) В. В. Павлов

Г „—, !

Eу

Ростовский ордена Трудового Красного 3 амени

Ь г: с. 4 °, ъ государственный университет

" "».— (72) Автор изобретения (7l ) Заявитель (54) МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для реализации операции умножения двух аналоговых сигналов в широком динамическом и частотном диапазоне.

Известно устройство для умножения, содержащее усилитель и управляемый линейный элемент на полевом транзисторе, исток которого подключен к входу уси-,о лителя, а сток и затвор соединены с источниками перемножаемых напряжений.

В этом устройстве лианеризация управляемого элемента на полевом тран" зисторе достигается подключением в цепь управления второго полевого тран. эистора, нелинейность которого компенсирует нелинейность управляемого элемента. При этом компенсация тем лучше, чем более идентичны параметры совместio но включенных транзисторов (1).

Недостатком устройства является то что точность перемножения ограничена трудностями взаимной компенсации не-, 2 пинейностей характеристик сопрягаемых транзисторов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является множительное устройство, содержащее управляемый линейный элемент на двух полевых транзисторах, истоки которых объе. динены и подключены к входу первого фильтра нижних частот, стоки через первую и вторую группы замкнутых контактов коммутатора соединены с первым повторителем и инвертором, а затворы через третью и четвертую группы замкнутых контактов - с вторым повторителем и инвертором, элемент лианеризации на двух полевых транзисторах, истоки которых объединены и подключены к входу второго фильтра нижних частот, стоки соединены со стоками управляемого линейного элемента, а затворы - с

-шиной нулевого потенциала, выход первого фильтра нижних частот подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя, а выход второго

976" У фильтра нижних частот - к инвертирующему входу дифференциального усилителя 12).

Недостатком данного устройства является то, что точность перемножения ограничена неидентичностью характерис" тик сопрягаемых пар транзисторов.

Цель изобретения - повышение точности путем взаимной коммутации сопря"10 гаемых транзисторных пар.

Поставленная цель достигается тем, что в множительное устройство, содержащее йервый и второй инверторы, первый и втоРой повторители, упРавляемый 5 линейный элемент на двух полевых тран зисторах, два фильтра низкой частоты, дифференциальный усилитель и коммутатор с четырьмя группами контактов, при. чем истоки полевых транзисторов управ-2 ляемого линейного элемента объединены, истоки полевых транзисторов линеари зующего элемента объединены, стоки первых полевых транзисторов и соответственно стоки вторых полевых транзис- >5 торов управляемого линейного элемента и линеаризующего элементы объединены, входы первого повторителя и первого инвертора являются входами первого сомножителя устройства, входы второго повторителя и второго инвертора являются входами второго сомножителя уст" ройства, выход второго повторителя подключен к второму неподвижному контакту первой группы контактов коммутатора и к первому неподвижному кон35 такту второй группы контактов коммутатора, под ижный контакт второй группы контактов коммутатора подключен к затвору первого полевого транзистора

49 управляемого линейного элемента, выход второго инвертора подключен к первому неподвижному контакту третьей группы контактов коммутатора и к второму неподвижному контакту четвертой

45 группы контактов коммутатора, подвижный контакт третьей группы контактов коммутатора подключен к затвору второго полевого транзистора управляемого линейного. элемента, выходы фильтра низкой частоты подключены соответ50 ственно к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, выход которого является выходом устройства, в коммутатор введены две дополнительные группы контактов, затвор первого полевого транзистора линеаризующего элемента подключен к подвижному контакту первой группы контактов коммутатора, затвор второго полевого транзистора линеаризующего элемента подключен к подвижному контакту четвертой группы контактов коммутатора; первый неподвижный контакт первой группы контактов коммутатора, второй неподвижный контакт второй группы контактов коммутатора, второй неподвижный контакт третьей группы контактов коммутатора и первый неподвижный контакт четвертой группы контактов коммутатора объединены и подключены к вине нулевого потенциала, первый неподвижный контакт первой дополнительной группы контактов коммутатора и второй неподвижный контакт второй дополнительной группы контактов коммутатора объединены и подключены к истокам полевых транзисторов управляемого линейного элемента, второй неподвижный контакт первой дополнительной группы контактов коммутатора и первый неподвижный контакт второй дополнительной группы контактов коммутатора объединены и подключены к истокам полевых транзисторов линеариэующего элемента, подвижные контакты первой и второй дополнительных групп контактов коммутатора подключены соответственно к входам первого и второго фильтров низкой частоты, выход первого инвертора подключен к стокам первых транзисторов соответственно управляемого линейного элемента и линеаризующего элемента, а стоки вторых полевых транзисторов соответственно управляемого линейного элемента и линеаризующего элемента подключены к выходу первого повторителя.

На фиг. 1 изображено множительное устройство; на фиг. 2 - происхождение компенсации нелинейности в данном устройстве.

Множительное устройство содержит управляемый линейный элемент 1 на двух полевых транзисторах 2 и 3, истоки которых объединены и подключены через первую дополнительную группу контактов коммутатора 4 к входу первого фильтра нижних частот, а затворы через замкнутые контакты второй и третьей групп контактов коммутатора 4 под" ключены соответственно к выходам второго повторителя 6 и второго инвертора 7, .линеаризующий элемент 8 на двух полевых транзисторах 9 и 10, истоки которых объединены и подключены через замкнутые контакты второй дополнительной группы контактов коммутатора 4 к

97645

Формула изобретения.входу второго фильтра 11 нижних частот, а затворы через замкнутые контакты первой и четвертой групп контактов коммутатора 4 подключены к шине нулевого потенциала. Выход первого фильт- 5 ра нижних частот подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 12, а выход второго фильтра 11 нижних частот — к инвертирующему входу дифференциального усилителя

12. Стоки транзисторов 2 и 9 объединены и подключены к выходу первого инвертора 13, а стоки транзисторов 3 и

10 обьединены и подключены к выходу первого повторителя 14. 15

Множительное устройство работает следующим образом.

При замыкании левых неподвижных контактов коммутатора 4 на затворы транзисторов 2 и 3 подается одно из 20 перемножаемых напряжений 0.2, на затворы транзисторов 9 и 10 - нулевой потенциал. При.этом истоки транзисторов 2 и 3 подключены к входу первого фильтра 5 нижних частот,а истоки тран- 25 зисторов 9 и 10 — к входу второго филь тра 11 нижних частот. При замыкании правых неподвижных контактов пары транзисторов 2 и 3 и 9 и 10 меняются местами, т. е. транзисторы 9 и 10 выполняют в этом случае функции управляемого линейного элемента, а транзис. торы 2 и 3 — элемента линеариэации.

Это следует иэ того, что, во-первых, стоки транзисторов 2 и 9 и 3 и 10 со3$ единены и подключены соответственно к выходам первого повторителя и первого

Ф инвертора первого из перемножаемых на пряжений 0„, во-вторых, потенциалы на затворах обеих пар принимают попере40 менно значения О, +О, а в-третьих, точки соединения истоков попеременно подключаются то к входу первого, то к входу второго фильтра нижних частот, Точность перемножения существенно заl$ висит от идентичности зависимостей

U=f(U<) рабочей и компенсирующей пары транзйсторов.

В предлагаемом устройстве происходит компенсация нелинейности управляемого линейного элемента путем вэаим50 ной коммутации управляемого линейного элемента и ллнеариэующего элемента..

Каким образом происходит эта компенсация видно иэ фиг. 2. Предположим. замкнуты левые контакты коммутатора.

В этом случае на затворы транзисторов

2 и 3 подается напряжение +0„,.а -на затворы транзисторов 9 и 10 - нулевой

1 d потенциал . Допустим теперь U О, в этом случае электроды транзисторов находятся под одинаковыми потенциалами; на стоках +U, на затворах — нулевой потенциал. У совершенно идентичных пар транзисторов напряжения О в точке соединения истоков и, следовательно, на входах фильтров нижних частот должны быть одинаковы и одинаков должен быть закон изменения этого напряжения в функции от 0 . В действительности этого добиться невозможно и кривые U=f(U„) у пар транзисторов отличаются довольно значительно. Так, например, для пары транзисторов 2 и 3 эта зависимость имеет вид, изображенный на фиг. 2 кривой АВ, а для пары

9 и 10 - кривой CD. При замыкании правых контактов транзисторные пары как бы меняются местами и напряжение на входе фильтра 5 нижних частот скачком перемещается с кривой АВ на кривую CD. При периодической коммутации напряжение на входе фильтра 5 имеет ступенчатую форму, а на выходе выделяется среднее значение ступенчатого напряжения (кривая KL) . На входе фильтра 11 нижних частот выделяется аналогичное ступенчатое напряжение. Ес" ли выбрать частоту коммутации Гк много больше частоты fg„, изменения 0„, т. е. fÅ Г „, то среднее значение ступенчатой кривой на выходе фильтра 11 будет меняться в точности по кривой KL . В этом случае на выходе дифференциального усилителя появляет. ся нулевое напряжение, поскольку вычитаются одинаковые напряжения. Насколько бы не отличались зависимости

U=f(Uл) у сопрягаемых пар, компенсация их нелинейности осуществляется с погрешностью, определяемой только неидеальностью операционного усилителя. Следовательно, отпадает необходимость подбора сопрягаемых пар и не требуется идентичности температурной зависимости напряжения О=Г(0„).

Коммутация пар позволяет скомпенсировать погрешность, обусловленную нелинейностью сопротивления открытого канала полевых транзисторов и тем самым уменьшить общую погрешность умножения.

Множительное устройство, содержащее первый и второй инверторы, первый и второй повторители, управляемый .ли7 97645 l . 8 нейный элемент на двух полевых тран- такту первой группы контактов коммузисторах, линеаризующий элемент на татора, затвор второго полевого трандвух полевых транзисторах, два фильт- зистора линеаризующего элемента подра низкой частоты, дифференциальный ключен к подвижному контакту четверусилитель и коммутатор с четырьмя S той группы контактов коммутатора, пер группами контактов, причем истоки по- вый неподвижный контакт первой груплевых транзисторов управляемого линей- пы контактов коммутатора, второй неного элемента объединены, истоки поле- подвижный контакт второй группы конвых транзисторов линеаризующего эле- тактов коммутатора, второй неподвижмента объединены, стоки первых поле- 1в ный контакт третьей группы контактов вых транзисторов и соответственно сто- коммутатора и первый неподвижный конки вторых полевых транзисторов управ- такт четвертой группы контактов коммуляемого линейного элемента и линеари" татора объединены и подключены к шине зующего элемента объединены, входы нулевого потенциала, первый неподвижпервого повторителя и первого инвер- 1$ ный контакт первой дополнительной тора являются входами первого сомно- группы контактов коммутатора и второй жителя устройства, входы второго пов" неподвижный контакт второй дополнитеторителя и второго инвертора являются льной группы контактов коммутатора входами второго сомножителя устройст- объединены и подключены к истокам пова, выход второго повторителя подклю- в левых транзисторов управляемого линейчен к второму неподвижному контакту ного элемента, второй неподвижный конпервой группы контактов коммутатора такт первой дополнительной группы кони к первому неподвижному контакту вто- тактов коммутатора и первый неподвижрой группы контактов коммутатора, под- ный контакт второй дополнительной вижный контакт второй группы контак" 2з группы контактов коммутатора объедитов коммутатора подключен к затвору нены и подключены к истокам полевых первого полевого транзистора управляе- транзисторов линеаризующего элемента, мого линейного элемента, выход второ- подвижные контакты первой и второй дого инвертора подключен к первому не- полнительных групп контактов коммутаподвижному контакту третьей группы зо тора подключены соответственно к вхоконт ктов коммутатора и к второму не- дам первого и второго фильтров низкой подвижному контакту четвертой группы частоты, выход первого инвертора подконтактов коммутатора, подвижный кон- ° ключен к стокам первых полевых трантакт третьей группы контактов комму- зисторов соответственно управляемого татора подключен к затвору второго линейного элемента и линеаризующего полевого транзистора управляемого ли- элемента, а стоки вторых полевых траннейного элемента, выходы фильтров зисторов соответственно управляемого низкой частоты подключены соответст- линейного элемента и линеаризующего венно к неинвертирующему и инвертиру- элемента подключены к выходу первого ющему входам дифференциального усили- о повторителя. теля, выход которого является выходом Источники информации, устройства, о т л и ч а ю щ е е с я принятые во внимание при экспертизе тем, что, с. целью повышения точности, 1, Патент США N 3562553, кл. 307в коммутатор введены две дополнитель- 229, 1972. ные группы контактов, затвор первого

2. Авторское свидетельство СССР .полевого транзистора линеаризующего У 750507, кл. G 06 G 7/163 1978 .. элемента подключен к подвижному кон- (прототип).