УСТРОЙСТВО для ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НЕЧЕТНЫХФУНКЦИЙ Советский патент 1972 года по МПК G06G7/26 

Изобретение относится к области вычислительной техники, и преимущественно может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известны устройства для воспроизведения нечетных функций вида

х

{уЯ у : - .л: X

0,

К ним относятся устройства, используюш;ие кусочно-линейную или (нелинейную) аппроксимацию заданной функции (в данном случае нечетной функции), а также устройства, использующие естественные квадратичные нелинейные сопротивления (например, на базе тирита, виллита, варьистора) и электроннолучевые трубки. Методика построения таких устройств должна обеспечивать простоту расчета, минимум элементов, малую стоимость и большую эксплуатационную стабильность и надежность.

Известны устройства, использующие кусочно-линейную аппроксимацию заданной функции, построенные на диодных элементах. Эти устройства имеют значительные габариты, сложную конструкцию и малую надежность из-за большого количества элементов (диодов и резисторов) и соединений. Кроме того, они дорогостоящи, так как в схемах квадраторов применяют дорогие высокоточные резисторы;

настройка схемы на заданную функцию« микроминиатюризация сложны.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежности.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве блок квадратичной зависимости выполнен в виде двух параллельно включенных полевых транзисторов МОП-структуры (металл - окисел - полупроводник) с Р-индуцированным каналом, стабилитрона подключенного анодом к затвору, а катодом к -стоку первого полевого транзистора, первого резистора, соединенного с затвором первого полевого транзистора и к источнику опорного напряжения, второго и третьего резисторов, подключенных к затвору второго и третьего резистров, подключенных к затвору второго полевого транзистора.

Реализованная таким образом квадратичная проводимость дает возможность значительно уменьшить габариты устройства, повысить его надежность, снизить стоимость, так как большое количество резисторов и диодов заменено двумя полевыми транзисторами с стабилитроном и тремя резисторами. Это позволяет более эффективно микроминиатюризировать устройство на базе твердотельной технологии, причем в данном случае к характеристикам применяемых элементов не предъявляется требование высокой точности.

На фиг. 1 изображено устройство для воспроизведения нечетных функций; на фиг. 2 показана токовая характеристика, которую можно получить с помощью такой схемы; на фиг. 3 - даны вольт-амперные характеристики полевого транзистора.

На вход усилителя 1 постоянного тока решающего усилителя включен блок 2 квадратичной зависимости (квадратичная проводимость), состоящий из двух параллельно включенных полевых МОП-транзисторов 3, 4 с Р-индуцированным каналом, стабилитрона 5 и резисторов 6-8. Стабилитрон 5 подключен анодом к затвору, а катодом к стоку МОПтранзистора 3. Резистор 6 подсоединен к затьору транзистора 5 и к источнику 9 опорного напряжения. Стабилитрон 5, резистор 6 и источник опорного напряжения обеспечивают условие воспроизведения МОП-транзистором 3 квадратичной зависимости, расположенной в третьем квадранте. Резистор 8 подключен к затвору полевого транзистора - и к источнику 5 опорного напряжения, а резистор 7 - к затвору полевого транзистора 4 и к земле. Реаисторы 7 и S представляют собой делитель напряжения и вместе с источником 9 создают условия воспроизведения полевым транзистором 4 квадратичной зависимости, расположенной в первом квадранте.

Устройство работает следующим образом.

Положительный входной сигнал Евх, прихолящий на вход 10 устройства, вызывает ток /S,, текущий в суммирующую точку рещающего усилителя 1, на вход которого подключена квадратичная проводимость, реализованпая на полевом транзисторе 4 и резисторах 7 и 8. Аналогично отрицательный входной сигнал, приходящий на вход 10 устройства, вызывает ток /Sj , равный по величине и обратный по знаку /v , текущий в суммирующую точку рещающего усилителя /, на вход которого подключена квадратичная проводимость, реализованная на цолевом транзисторе 3, стабилитооне 5 и резисторе 6.

На фиг. 1 приведены следующие символические обозначения: 11, 12 - затвор; 13, 14 - сток; 15, 16 - исток, показана полярность проводимых напряжений для полевых МОПтранзисторов 3 к 4 соответственно с общим истоком и общим стоком (направление стрелки указывает полон ительный потенциал).

Аналитическое выражение вольт-амперных характеристик для МОП-транзистора 3 с Рканалом при (7сиз согласно обозначению на фиг. 2 имеет вид

/с. -К, 2Усиз (Зи. - порз) - сиз1, (1

где /сз, , зиз-соответственно ток стока, напряжение сток-исток и напряжение на затворе; и пор, -пороговое напряжение, /(з - характеристический параметр МОП-транзистора, определяемый его конструкцией и численно равный

k,

порз

Здесь Усз -ток стока при

Ucw, : Un

сИз - - порз1 зиз - 2L/nof3

Уравнение (1) описывает триодный участок вольт-амперных характеристик МОП-транзистора 3 (фиг. 3) и справедливо при условии

-зиз пopз сиз

Граница триодногоучастка характеризуется условием

(2)

и аи, - Unoo, - и,

СИз

П0р2

ИЛИ

t-зиз - -сиз Г -пopз

При ЭТОМ выражение для тока /сз h.

для

квадратичной проводимости на МОП-транзисторе 3 при отрицательном входном напряжении ЕВХ описывается выражением

/,, - /Г,{/е„з ИЛИ /S, : - /С,,вх (3)

Как уже отмечалось, в схеме выполнение условия (2) для транзистора 5 обеспечивается при помощи стабилитрона 5, резистора 6 и источника 9 опорного напряжения, которые устанавливают напряжение t/зиз порз на затворе МОП-транзистора 3 при нулевом входном сигнале Евх сиз 0. Далее с появлением отрицательного входного сигнала SBX на затворе МОП-транзистора 3 автоматически устанавливается напряжение зиз , соответствующее выражению (2).

Аналогично аналитическое выражение вольтамперных характеристик для МОП-транзистора 4 при запищется

/с. К . (зи. - i/nop. ) - f/CKj. (4)

Далее при выполнении условия УЗИ - пор, Пся ток /с, /s, для квадратичной проводимости на МОП-транзисторе 4 при положительном входном напряжении ЕВХ описывается выражением

.(5)

При помощи резисторов 7, S и источника 9 опорного напряжения устанавливается напряжение f/ac, на затворе МОП-транзистора 4 при нулевом входном сигнале Евх Осиз 0. с: появлением положительного входного сигнала ЕВХ на затворе МОП-транзистора 4 устанавливается напряжение к соответствующее выражению (2).

Схема с транзистором 3 воспроизводит квадратичную характеристику при отрицательном входном сигнале. При этом ток стока / и транзистора 4 равен нулю, так как для него выполняется условие запирания канала

.f/nop. X (зс, пф. - t/cHj. зистора 3 /сз 0, что обеспечивается напряжением 6зиз ипорзПереход от одной схемы к другой осуществляется автоматически. Выходное напряжение ЕВЫХ решающего усилителя, на вход которого подключен предлагаемый квадратичный преобразователь, имеет вид для случая выходной характеристики, начинающейся из начала координат7 I ос р2 вых - 1C . Е-вх К где Roc - резистор 17 в обратной связи рещающего усилителя. Предполагается, что k, k k И /Упорз пор. и Предмет изобретения Устройство для воспроизведения нечетных функций, содержащее усилитель постоянного тока, вход которого соединен с блоком квадратичной зависимости, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повыщения его надежности, в нем блок квадратичной зависимости выполнен в виде параллельно соединенных двух полевых транзисторов МОПструктуры с Р-индуцированным накалом, стабилитрона, подключенного анодом к затвору, а катодом к стоку первого полевого транзистора, первого резистора, соединенного с затвором первого полевого транзистора и к источнику опорного напряжения, второго и третьего резисторов, подключенных к затвору второго полевого транзистора.