Преобразователь напряжения в ток Советский патент 1988 года по МПК H03F3/45 

vD

СО -ч1 Од Nd

СО

ел

bxoSZ

J

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в интегральной полупроводниковой схемотехнике .

Цель изобретения - повышение линейности преобразования напряжения в ток.

Ffa чертеже представлена принципиальная электрическая схема преобразователя напряжения в ток.

Преобразователь напряжения в ток содержит первый 1 и второй 2 усилительные злементы на полевых транзисток, то все приращение тока через усилительные элементы 5 и 6 проходит через усилительные элементы 10 и 9 основного преобразователя 3, поэтому можно записать

15- 1, I,)

Зависимость тока стока 1 поле- вого транзистора от напряжения затвор - исток в полевой области вольт- амперных характеристик имеет вид

1с KS.(S,,;-U)%

(7)

Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано в интегральной полупроводниковой схемотехнике. Цель изобретения - повьшение линейности преобразования напряжения в ток. Устр-во содержит усилительные элементы 1 и 2 на полевых транзисторах, основной и компенсирующий преобразователи 3 и 4 напряжения в BHUOSI ток, выполненные на третьем, четвертом и введенных пятом, шестом, седьмом и восьмом усилительных элементах 5(5), 6(6), 7(7), 8(8), 9(9), 10(10) на полевых транзисторах и г-рах тока 11 и 12. Величину крутизны преобразования можно изменять как с помощью изменения топографических размеров транзисторов, так и с помощью изменения тока 1, протекающего через усилительные элементы 7 и 8 . Это позволяет использовать подобного типа преобразователи в устр-вах повышенной точности с элрк- тронной настройкой. Точность линейного закона преобразования можно увеличить, если выбрать отношение S,S 2 несколько меньшим, чем S (S- - отношение ширины канала к длине канала полевых транзисторов i). ..1 з.п. ф-лы, 1 ил. BtixoffZ i (Л

торах, основной 3 и компенсирующий 4 15 Д - Удельная крутизна транзиспреобразователи напряжения в ток, выполненные на третьем - восьмом усилительных элементах 5(5) - 10(10) на полевых транзисторах и первом 11 и втором 12 генератора; тока.

Преобразователь напряжения в ток работает следующим образом.

При входном напряжении dU ц и,- и., отличном от нуля, через усилительные элементы 5 и 6 начинают течь разные токи. Используя законы Кирхгофа можно записать уравнения, описывающие связь между потенциалами схемы

(1)

и,„ги.„-и„.-и,

U,u5.H..

4 UBX Uj ,

где и

Зм i

- напряжение затвор - исток

транзистора i. Вычитая и складывая уравнения в системе (I), получают еще два уравнения

UjU 10

2U,

+U3U9 U3M7+U

3

(2)

Выражение, аналогичное (9), можно записать для разности токов уси Зи5 зи с| эн9 5 эив Ujx. j) лительных элементов 5 и б , учитыТок, протекакяцийчерез усилительные элементы 7 и 8,задается генераторами 11 и 12 токаи не зависит от /jUg,. Пусть величинаэтого тока равна 1о/4, тогда и ии уравнение (3) принимает вид

(4)

bu9-2U3H,

2U,..,+U,,,,.-U,

Зададим отношение S, ширины канала к длине канала полевых транзисторов i таким, чтобы удовлетворялись соотношения

Sj- S,, S,,;

S,,«

Sv S«

&

(5) 55

Так как через усилительные элементы 7 и 8 протекает постоянный

0

тора (К р - для п-каналь- ного, Кр - для р-каналь- ного);

Up - пороговое напряжение транзистора (и on наль ного, и нального). С учетом (2) - (7) можно записать уравнение

- для п-ка- ор - для р-ка5

1,,,„ (из,,о

-UOP) 0

- (и,;э -Uop) Кр S,; (и,„ ,,-fи,„ -2и„р. ;(из,,,-и,„,)К,5,Д(из„, +U,,, -2и„,)

Ы4

р

к(и

Зи 10

KpV2

-и,„,) K,s42 -|Ы(и,,,-и,,,)

(8)

iM5

-изис).

Используя соотношение (6) получают

irir2s,,i|-|;- Кх-(.игиз..) j

Выражение, аналогичное (9), можно записать для разности токов усилительных элементов 5 и б , учитывая при этом, что в случае ,S5 85 выполняется условие изи,и тогда получают

,

-i;-(U3.rU3uP 8ЫХ равен (11)

-(. -Ubus-).(10)

Так как выходной ток I

I8UX(I5-IC(I,.+V

TO, учитывая (9) и (Ю), получают i«,r2S,,,r (из,, -и ,„,,).

Так как Uj,-U

5И5

Uius-U3.t, ТО

получают преобразователь напряжения в ток повьппенной линейности. При

этом крутизна преобразования устрой ства равна

„ 9С

g - 2S,, g ,

т.е. величину крутизны преобразования можно изменять как с помощью изменения топографических размеров транзисторов, так и с помощью изме- нения тока 1. Это позволяет использовать подобного типа преобразователи в устройствах повьппенной точности с электронной настройкой, например в фильтрах, реализованных полностью в интегральном исполнении. Точность линейного закона преобразования можно увеличить, если выбрать отношение S,S, несколько меньшим, чем

Sf Sf

Так как I,l5 t

то и.

ЧЧ /Ч II II , и,„5, Ujj,,

поэтому выражение сать в виде

(10)

ъи можно запиI,,-I,,2S,, А

Кр 1о

§;

i-(u,rU3«.

) (13)

-(з./и,,,,).

Подставляя (13) и (9) в уравнение (П), получают

81IX

2S

(14)

(.) - (и,„,,-и ,„,,).

(14) выполнить

Если в выражении условие

i(u,.ru.«.)

и

Jut

1 UjHS- (15)

то получают линейный относительно iUg, преобразователь напряжения в ,ток. Соотношение (15) выполняется при

Ss S.

(1 + ) . 2Kj, §5.

1 V с

Таким образом, предлагаемый преобразователь обладает по сравнению с известным повьшенной точностью преобразования напряжения в ток.

Формула изо бретения

Q

0

5

0

5

0

5

0

5

схеме с общей базой , управляющие входы которых объединены и подключены к источнику опорного напряжения, а также основной и компенсирующий преобразователи напряжения в ток, вьтолненныё идентично и содержащие третий и четвертый усилительные элементы, первый и второй генераторы тока, причем управляющие входы третьего и четвертого усилительных элементов подключены соответственно к противофазным выходам тре- тьегр и четвертого усилительных элементов основного преобразователя напряжения в ток и к выходам первого и второго усилительных элементов, противофазные выходы которых соединены соответственно с противофазными выходами четвертого и третьего усилительш 1х элементов компенсирующего преобразователя напряжения в ток, отличающийся тем, что, с целью повьшения линейности преобразования напряжения в ток, первый, второй, третий и четвертый усилительные элементы выполнены на полевых транзисторах, а в основной и компенсирующий преобразователи напряжения в ток введены пятый и шестой полевые транзисторы в диодном включении, а тгжже седьмой и восьмой полевые транзисторы, имеющие структуру, противоположную структурам третьего и четвертого полевых транзисторов, причем истоки третьего и четвертого полевых транзисторов соединены соответственно с истоками пятого и шестого полевых транзисторов, а также с истоками восьмого и седьмого полевых транзисторов, затворы седьмого и восьмого полевых транзисторов соединены соответственно с затвором и стоком пятого и шестого полевых транзисторов и с первыми выводами первого и второго генераторов тока, вторые выводы которых, а также стоки седьмого и восьмого полевых транзисторов соединены с соответствующей шиной источника

питания.

1

513762354

второго полевых транзисторов удовлет-s - отношение ширины к длине

воряют соотношениюканала в первом и втором

2 ч полевых транзисторах,

8ц J ov с fv i с включённых по схеме повто /1ч.|,

где S - отношение ширины к длинерителей тока;

канала в третьем и четвер-К, - удельная крутизна полевого том полевых транзисторах;транзистора с п-каналом;

8„ - отношение ширины к дпине вК - удельная крутизна полевого седьмом и восьмом полевых Ю транзистора с р-каналом. транзисторах;