Аналоговый четырехквадрантный перемножитель Советский патент 1989 года по МПК G06G7/16 

4

Од СП

СЛ

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности. Аналоговый четырехквадрантный перемножитель содержит с первого по восемнадцатый усилительные транзисторы 1...18, с первого по шестой регулируемые источники тока 19...24, первый и второй преобразователи ток - напряжение 25 и 26, первый и второй резисторы нагрузки 27 и 28, с первого по шестой источники тока 29...34, первую и вторую входные шины 35, 36 первого сигнала-сомножителя, первую и вторую входные шины 37, 38 второго сигнала-сомножителя, первую и вторую выходные шины 39 и 40, первую и вторую шины питания 41 и 42, опорную шину 43. Работа аналогового четырехквадрантного перемножителя основана на реализации метода переменной крутизны. 1 ил.

36

П23 ПЗОП31 и

рзз

t

Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже изображена функциональная схема аналогового четырехквадран ного перемножителя.

На схеме обозначены с первого по восемнадцатый усилительные полевые транзисторы 1-18, с первого по шестой регулируемые источники тока 19- 24, первый и второй преобразователи ток-напряжение 25 и 26, первый и второй резисторы нагрузки 27 и 28, с первого по шестой источники тока 29- .34, первая и вторая входные шины 35 и 36 первого сигнала-сомножителя, первая и вторая входные шины 37 и 38 второго сигнала-сомножителя, первая и вторая выходные шины 39 и 40, первая и вторая шины питания 41 и 42 опорная шина. 43.

Аналоговый четырехквадрантньй перемножитель работает следующим образом.

Перемножитель работает на основе известного метода переменной крутиз- ны, согласно которому один сигнал- сомножитель управляет усилением (крутизной) активного прибора, который усиливает другой сигнал-сомножитель пропорционально управляющему входному сигналу -сомножителю. В перемножителе в качестве активных приборов использованы преобразователи напряжения в ток (ПНТ) на полевых транзисторах. Перемножитель фактичес ки содержит три ПНТ, первьй из которых посредством -второго сигнала-сомножителя управляет крутизной двух других ПНТ, которые соответствующим образом преобразуют первый сигнал- сомножитель пропорционально второму сигналу-сомножителю.

В соответствии с этим, при подаче на вход первого преобразователя напряжения в ток, образованного с того по двенадцатый усилительными полевыми транзисторами 9-12, семнадцатым и восемнадцатым усилительными полевыми транзисторами 17 и 18 второго сигнала-сомножителя с первой и второй входных шин 37 и 38, токи сто .ков одиннадцатого и двенадцатого усилительных полевых транзисторов 11 и 12 будут соответственно равны:

мг

1 Vo ; (1)

K(Vlo/K-V,) (2) где К - крутизна с одинадцатого по четырнадцатый усилительных полевых транзисторов 11-14} ток первого и второго регулируемых источников тока 23 и 26; .

напряжение второго сигнала- сомножителя.

При подаче на входы второго и третьего преобразователей напряжения в ток, образованных с первого по четвертый усилительными полевыми тран- зисторами 1-4, тринадцатым и четырнадцатым усилительными полевыми транзисторами 13 и 14 и соответственно с пятого по восьмой усилительными полевыми транзисторами 5-8 и пятнадцатым и шестнадцатым усилительными полевыми транзисторами 15 и 16, напряжения первого сигнала-сомножителя с первой и второй входных шин 35 и 36, токи стоков третьего, четвертого, седьмого и восьмого усилительных полевых транзисторов 3, 4, 7 и 8 будут соответственно равны: I,K(Vl77K+V, (Vio7K+Vv-Vx ;

i,K(Vio/K-Vy-Vy)4 (n,,)%

где УХ - напряжение первого сигнала- сомножителя.

Напряжение между первой и второй зыходными шинами 39 и 40 определяется в. этом случае:

UB,,, R a3-ij-(iri7)i (7)

где R - величина сопротивления резистора нагрузки.

Подставив (3), (4), (5), (6) в (7), получим

К R ,,. (В) Подключение подложек всех усилительных полевых транзисторов к их истокам приводит к тому, что перемножение осуществляется без основной составляющей погрешности преобразования, связанной с эффектом влияния одложки на пороговое напряжение поевого транзистора (в частности на пороговое напряжение Г ДП-транзисто- а).

Если .цодложка МДП-транзистора имет потенциал, отличный от потенцила истока, то пороговое напряжение вляется переменной величиной, т.е. зменяется при переходе от транзистоа к транзистору. Предложенная схе(3) (4)

(5) (6)

мотехника перемножителя позволяет реализовать его в стандартном Kflfln- технологическом процессе, в котором подложки МД11-транзисторов одного типа проводимости, например р-типа, обязательно соединяются к положительной шине питания. При этом в отличие от известного устройства указанное обстоятельство не снижает точность преобразования предложенного перемножителя, так как в нем все транзисторы одного типа проводимости имеют соединение- истока и подпожки к положительной шине питания,

С тринадцатого по восемнадцатый усилительные полевые транзисторы 13-18 выполнены в виде МДП-транзисто- ров с индуцированным каналом. В этом случае структура соединения типа пер- вый-тринадцатый усилительные полевые транзисторы 1 и 13, первый источник тока 29 и первый регулируемый источник тока 19 представляют собой сложный повторитель напряжения. Значение тока первого источника 29 выбирают больше значения тока источника 19. Через тринадцатый усилительный полевой транзистор 13 в этом случае протекает разность токов источников 29 и 19, что является необходимым условием нормальной работы.

Перемножитель характеризуется по- вьшенной точностью работы.

Формула изобретения

Аналоговый четырехквадрантный перемножитель, содержащий с первого по восьмой усилительные полевые транзисторы п-типа проводимости, .С первого по шестой регулируемые источники тока, первый и второй преобразователи ток-напряжение, первой и второй резисторы нагрузки, причем затворы первого, третьего, шестого и восьмого усилительных полевых транзисторов соединены между собой и являются первой входной шиной первого сигнала-сомножителя перемножителя, затворы второго, четвертого, пятого и седьмого усилительных полевых транзисторов соединены между собой и являются второй входной шиной первого сигнала-сомножителя перемножителя, стоки третьего и седьмого усилительных полевых транзисторов соединены через первый резистор нагрузки с первой шиной питания, стоки четвер

5046556

того и восьмого усилительных полевых трезисторов через второй резистор нагрузки соединены с первой шиной питания, первые выводы пятого и шестого регулируемых источников тока соединены с первой шиной питания, входы управления пятого и шестого регулируемых источников тока соеди1Q нены с первой опорной шиной, выход первого преобразователя ток-напряжение соединен с входами управления первого и второго регулируемых источников тока, выход второго пре15 образователя ток-напряжение соединен с входами управления третьего и четвертого регулируемых источников тока, стоки третьего и четвертого усилительных полевых транзисторов яв20 ляются соответственно первой и второй выходными шинами перемножителя, о т - личающийс я тем, что, с целью повышения точности, введены с девятого по двенадцатый усилительные25 полевые транзисторы п-типа проводимости, с тринадцатого по восемнадцатый усилительные по1;евые транзисторы р-типа проводимости, с первого по i- шестой источники тока, причем затворы

30 девятого и одиннадцатого усилительных полевых транзисторов соединены между собой и являются первой входной шиной второго сигнала-сомножителя перемножителя, затворы десятого и двенадца-g того усилительных полевых транзисторов соединены между собой и являются второй входной шиной второго сигнала- сомножителя перемножителя, второй вывод шестого регулируемого источника

40 тока соединен с затвором восемнадцатого усилительного полевого транзистора и стоком десятого усилительного полевого транзистора, исток которого соединен со стоком восемнадцатого

45 усилительного полевого транзистора, с первым выводом шестого источника тока и истоком одиннадцатого усилительного полевого транзистора, сток соединен с входом первого

50 преобразователя ток-напряжение, общий вьшод которого соединен с истоками семнадцатого и восемнадцатого усилительных полевых транзисторов, с первой шиной питания и .с общим выводом

gg второго преобразователя ток-напряжение, вход которого соединен со стоком двенадцатого усилительного поле- вого транзистора, исток которого соединен со стоком семнадцатого усилительного полевого транзистора, первым выводом пятого источника тока и с истоком девятого усилительного полевого транзистора, сток которого соединен с вторым вьшодом пятого регулируемого источника тока и затвором семнадцатого усилительного полевого транзистора, исток третьего усили- тельного полевого транзистора,соеди- нен со стоком четырнадцатого усилительного полевого транзистора,с первым вьшодом второго источника тока и истоком второго усилительного полевого транзистора, сток которого соеди- нен с первым вьшодом второго регулируемого источника тока и затвором четырнадцатого усилительного полевого транзистора, исток которого соединен с вторыми вьшодами первого и второго регулируемых источников тока и истоком тринадцатого усилительного полевого транзистора, затвор которого соединен с первым вьшодом первого регулируемого источника тока и со сто- ком первого усилительного полевого транзистора, исток которого соединен .со стоком тринадцатого усилительного полевого транзистора, с истоком четвертого усилительного полевого тран- зистора и с первым вьшодом первого источника тока,- второй вывод которого соединен с вторым вьшодом второго источника тока, второй шиной питания и с первым выводом третьего источника тока, второй вывод которого соединен с истоками пятого и восьмого усилительных полевых транзисторов и стоком пятнадцатого усилительного полевого транзистора, затвор которого соединен со стоком пятого усилительного полевого транзистора и с первым выводом третьего регулируемого источника тока, второй вьшод которого соединен с истоком шестнадцатого усилительного полевого транзистора, с . первой шиной питания и с первым выводом четвертого регулируемого источника тока, второй вывод которого соединен с затвором шестнадцатого усилительного полевого транзистора и со стоком шестого усилительного полевого тр1анзистора, исток которого соединен с истоком седьмого усилительного полевого транзистора, стоком шестнадцатого усилительного полевого транзистора и с первым вьшодом четвертого источника тока, второй вьшод которого соединен с вторыми вьшодами пятого и шестого источников тока и с второй шиной питания, подложки первого-восемнадцатого усилительных полевых транзисторов соединены соответственно с их истоками.