Двухквадрантное множительное устройство Советский патент 1977 года по МПК G06G7/16 

1

Устройство предназначено для использования в схемах автоматики и вычислительной техники.

Известно множительное устройство, выполненное на основе операционных усилителей 1. Недостатком такого устройства является низкая точность перемножения напряжений.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является двухквад- рентное множительное устройство 2, содержащее первую дифференциальную пару транзисторов, эмиттеры которых соединены между собой. База первого транзистора че рез первый масштабный резистор соединена с первым входом устройства, база второго транзистора через второй масштабный резистор - с подвижным контактом задающего потенциометра, выводы которого подключены к источнику опорного напряжения.КоЛлектор первого транзистора соединен через третий масштабный резистор с шиной нулевого потенциала и непосредственно с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого включен четвертый масштабный резистор, а неинвертируюший вход подключен к шине нулевого потенциала. Неинвертир5тощий вход второго дифференциального усилителя подключен к шине нулевого потенциала, а второй вход устройства через пятый масштабный резистор соединен с инвертирующим входом усилителя.

Точность умножения сигналов в таком устройстве не высока, так как в режиме умножения сигналов при изменениях тока, поступающего от генератора стабильного тока, на коллекторах транзисторов дифференциальной пары возникает не только полезный сигнал, но и большие вариации синЛазного уровня сигнала.

Предложенное устройство с целью повышения точности работы содержит вторую дифференциальную пару транзисторов и третий дифференциальный усилитель, в цепи отрицательной обратной связи которого включен шестой масштабный резистор. Неинвертирующий вход этого усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход непосредственно соединен с коллектором второго транзистора первой дифференциальной пары и через седьмой масштабный резистор с выходом первого дифференциального усилителя, а выход является выхо дом устройства. Базы транзисторов второй дифференциальной пары соединены с третьим входом устройства, эмиттеры подключены к выходу второго дифференциального усилителя, коллектор первого транзистора соединен с эмиттерами транзисторов первой дифференциальной пары, а коллектор второго транзистора - с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя. Схема предложенного множительного уст ройства приведена на чертеже. Устройство содержит первую дифференциальную пару транзисторов 1 и 2. База первого транзистора 1 через первый масштабный резистор 3 соединена с первым входом 4 устройства, база второго транзистора 2 через второй масштабный резистор 5 - с подвижным контактом задающего потенциометра 6, выводы которого подключены к источнику опорного напряжения 7, Коллектор транзистора 1 соединен через третий маештабньтй резистор 3 с шиной нулевого поте циала и непосредственно с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя 9, в цепи отрицательной обратной связи которого включен четвертый масштабный резистор 10. К инвертирующему входу второго дифференциального усилителя 11 подключен пятый масштабнь й резистор 12,Уст ройство содержит также вторую диф реренциальную пару транзисторов 13 и 14 и третий дифференциальный усилитель 15. в цепи отрицательной обратной связи которого вклю чен шестой масштабный резистор 16. Инвертирующий вход усилителя соединен с сед мым масштабным резистором 17. На чертеже обозначены: второй вход 18 устройства, вход по опорному напряжению 19, выход 20 устройства и ограничивающие резисторы 21 и 22 транзисторов 1 и 2. Устройство работает следующим образом. Умножение сигналов производится на диф ференциальной паре 1 и 2. Один умножаемый сигнал (положительный или отрицатель ный) подается в базу левого транзистора дифференциальной пары, второй через транзисторы 13 и 14 - в эмиттеры транзисторов 1 и 2. Ток через эти транзисторы перераспределяется поровну, так как параметры транзисторов 1 и 2 идентичны. От изме нения сигнала Uy изменяется уровень - и / R О -i V Коэффициент дифференциального усиления К , изменяется следовательно, можно запии,/ , что соответствует . ,),-и.и,, где - К , К - коэффициенты пропорциональности. Питание коллекторов дифференциальной пары Ij 2 осуществляется через дифференциальный усилитель 9, причем режим схемы выбран таким образом, что на коллекторах транзисторов 1 и 2 постоянно присутствует нулевой потенциал. Слежение за нулевым потенциалом осуществляют усилители 9 и 15. Дифференциальный усилитель 9 отслеживает изменение питания коллекторов пары, поддерживая его постоянным при изменении окружающей температуры в широком диапазоне. Сигнал произведения двух напряжений снимается с правого коллектора транзистора 2 и усиливается операционным усилителем 15. В устройстве применена термостабилизация режима работы дифференциальной пары. Применение предложенного множительного устройства позволяет повысить точность умножения, расширить диапазон входных и выходных сигналов и исключить применение дополнительных каскадов усиления. Ф о р м у л а изобретения Лвухкьадрантное множительное устройство, содержащее первую дифференциальн то пару транзисторов, эмиттеры которых соединены собой, база первого транзистора через первый масштабный резистор соединена с первым входом устройства, база второго транзистора через второй масштабный резистор соединена с подвижным контактоь- задающего потегщиометра, выводы которого подключены к источнику опорного напряжения, коллектор первого транзистора соединен через третий лмасщтабный резистор с шиной нулевого потенциала и непосредственно с инвертирующим входом первого дифференциального усилителя, в цепи отрицательной обратной связи которого включен четвертый масштабный резистор, а неинвертирующий вход подключен к шине нулевого потенциала, и второй дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала , а второй вход устройства через пятый масштабный резистор соединен с инвертирующим входом усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы, оно содержит вторую дифференциальную пару транзисторов и третий дифференциальный усилитепЬ|

в цепи отрицательной обратной связи которого включен шестой масштабный резистор, неинвертирующий вход соединен с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход непосредственно соединен с коллектором второго транзистора первой дифференциальной пары и через седьмой масштабный резистор с выходом первого дифференциального усилителя, а выход третьего дифференциального усилителя является выходом устройства; базы транзисторов второй дифференциальной пары соединены с третьим входом устройства; эмиттеры подключены к выходу второго дифференциального усилителя; коллектор первого транзистора соединен с эмиттерами транзисторов первой дифференциальной пары, а коллектор второго транзистора - с инвертирующим входом второго дифференциального усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Вычислительная техника Справочник под ред. Г. Хаски и Г. Корна, изд, Энергия, т. 1, 1964, разд. 3-2.

2. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. Изд. Сов. радио, 1974 (прототип).

Uy6i9