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

11

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

Цель изобретения - повьшение линейности преобразования напряжения в ток.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема преобразователя напряжения в ток.

Преобразователь напряжения в ток содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый А, пятый 5 и шестой 6 усилительные элементы, выполненные на полевых транзисторах, перный 7, второй 8, третий 9 и четвертый 10 ;генераторы тока, резистор 11 „ ; Преобразователь напряжения в ток

I работает следующим образом.

I При входном напряжении I 8ха от нуля, через резне-- I тор II протекает ток,, По этой при- ;чине через полевые транзисторы 1-6 I преобразователя напряжения в ток про- Iтекают различные токи и разность их ;напряжений между затвором и истоком |Ци,-Чи1 Ц и}-изи4э отлична от |нуля. Используя законы Кирхгофа, мож- но записать уравнения, связывающие потенциалы узлов схешзг:

U,,Ke-U.,:;

Чт+и,и,-и, Цц, +и,« 3 ,,, -и, Ш,„

(1

теля напряжения в ток зависит от разности входного напряжения линейно, причем эквивалентная крутизна преобразователя напряжения в ток равна значению сопротивления резистора П. Условие (2) выполняется в случае, когда в приведенной схеме преобразователя топологические размеры полевых .транзисторов, а также режимные токи генераторов тока удовлетворяют следующим условиям;

K,S,

Т Т Т т

2 2г 2

(3)

0

5

где К; - удельная крутизна 1-го по-левого транзистора; S; - отношение ширины к длине канала i-ro транзистора; 1| - значение тока i-ro.генератора тока.

При этом разность выходного тока U Igjj, связана с разностью входного напряжения линейным соотношением

11

R

1.ь,.ив,

(4)

Справедливость выражения (4) легко проверить, если подставить в систему (О напряжения, выраженные через их токи стоков. Принимая;, квадратичную зависимость тока стока 1 полевого транзистора от напряжения между затвором и истоком

Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано в интегральной полупроводниковой схемотехнике. Цель изобретения - повьшение Bbixodf Вм81 iLje линейности преобразования в ток. Преобразователь содержит три усилительных эл-та (УЭ) 1-3, имеющих один тип структуры, и УЭ 4-6, имекяцие др. тип структуры, г-ры 7 и 8 тока. Введены Г-ры 9, 10 тока, резистор (Р) 11, а УЭ 1-6 выполнены на полевых транзисторах. Напряжение на Р 11 полностью повторяет разность входного напряжения, т.к. Р-- устройство линейное, то разность выходного тока преобразователя будет зависеть от разности входного напряжения линейно, причем эквивалентная крутизна преобразователя будет равна значению сопротивления Р 11. 1 ил. а B6fxffd2 (Л L- 8xed2 00 00 00 ;о |

где и,„; - напряжение между затвором и истоком 1-го полевого транзистора; и - напряжение на резисторе П. до

Третье уравнение в системе (1) м;ож- но переписать в виде

,-(и,„,-и,„ J+(u,,,u,,,).

(2)

Линейный преобразователь напряжения в ток получается в случае, когда выполняется условие и,). Физический смысл этого условия заключается в том, что есхси обеспечить отслеживание разности напряжений которое является сигналом ошибки преобразователя напряжения Ei ток, то напряжение на резисторе 11 будет полностью повторять разность входного напряжения AUg. А так как резистор - устройство линейное, то разность выходного тока преобразова1 КБ{и,„-и,

где К - удельная крутизна;

S - отношение ширины канала к

длине канала;

и - пороговое напряжение. получим, что

Подставим это выражение в крайней точке динамического диапазона преобразователя напряжения в ток, т.е. когда ток через второй полевой транзистор 2 равен нулю, а ток через первый полевой транзистор 1 равен удвоенному значению его режимного тока it. При этом получим (см. систему (1))

2loI 21,+2lo (2I,, llo-lo ,,, .

K7. «

217+ Ilo-Io 12 V2I,,- llo-Io .„ . /5)

icTsrNl KTs; i-Kjs;- ,-

u « MK,S,

Как видно из системы (5), & Ug при вьшолнении условия

(З). Таким образом, напряжение на резисторе 11 повторяет входное напряжение, при этом динамический диапазон преобразователя равен т|21о/ /K,S,. Аналогичную провер-ку справедливости системы (П.и уравнения (4) при выполнении условия (3) можно провести в любой точке внутри динамического диапазона устройства. Результат получается аналогичный.

Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения в ток обладает повышенной точностью линейного з ако- на преобразования напряжения в ток.

Формула изобретения Преобразователь напряжения в ток, содержащий первый и второй усилительные элементы, имеющие один тип структуры, и третий, четвертый, пятый и шестой усилительные элементы, имеющие другой тип структуры, причем управляющие входы первого и второго усилительных элементов являются соответст- венно первым и вторым входами преобразователя напряжения в ток, выход первого усилительного элемента соединен с выходами третьего и шестого

го усилительного элемента соединен с выходами четвертого и пятого усилительных элементов, противофазные выходы первого и второго усилительных элементов являются соответственно первым и вторым выходами преобразователя напряжения в ток, управляющий вход третьего усилительного элемента соединен с его противофазным выходом, с управляющим входом пятого уси- 50

Составитель Н.Дубро Редактор Е.Копча Техред М.Ходанич

лительного элемента и первым выводом первого генератора тока, управляющий вход четвертого усилительного элемента соединен с его противофазным выходом, с управляющим входом шестого усилительного элемента и первым выводом второго генератора тока, вторые выводы генераторов тока соединены с соответствующей шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения линейности преобразования напряжения в ток, введены резистор и третий и четвертый генераторы тока, а усилительные элементы выполнены на полевых транзисторах, причем стоки транзисторов пятого и шестого усилительных элементов соединены с первыми выводами соответственно второго и первого генераторов тока и с первым и вторым выводами резистора, первые выводы третьего и четвертого генераторов тока соединены с истоками транзисторов соответственно первого и второго усилительных элементов, вторые выводы третьего и четвертого генераторов тока соединены с соответствующей шиной источника питания, при этом топологические размеры транзисторов и режимные токи генераторов тока удовлетворяют следующим соотношениям:

1,-1,

К, S,-K,jS,-K, 2r - Зт 2,-

К. - удельная крутизна i-ro транзистора;

S - отношение ширины канала к

длине канала i-ro транзис- . тора;

I; значение тока i-ro генератора тока.

Корректор А.Тяско