Аналоговый перемножитель сигналов Советский патент 1979 года по МПК G06G7/16 

(54) АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ СИГНАЛОВ

Изобретение касается электрических вычислительных устройств и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Известны аналоговые паремножители, содержащие дифференциальный усилительный каскад, генератор стабильного то- . ка 1. Это устройство тлеет низкую точность вследствие большого влияния синфазной помехи. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является аналоговый перемножитель сигналов, содержащий первый и второй дифференциальные усилительные каскады, выходы которък соединены перекрестно и подключены к вьгхода перемножителя, первый дифференциальный источник тока, входы которого присоединены к первому и второму входам перемножителя, источник напряжения смещения, выход которого через соответствующие диоды соединен со входами первого дифференциального усилтттопьного каскада выходы первого дифференциального источника тока подключены ко Входам пер во- го дифференциального усилительного каскада, 1второй диффер енциальный источни к гока, к уйравпяющему входу которого присоединен одни вывод первого генератора стабильного тока, входы второго дифференциального источника тока соединены с третьим и четвертым входами перемножителя, к управляющим входам первого и второго дифференциальных усилительных каскадов подключены выводы второго и третьего генераторов стабильного тока соответственно, другие выводы которых соединены со вторым взыводом первбтч генераторов стабильного тока и первой шиной питания, вторая шина питания через соответствующие нагрузочные элементы по цключена к выходам перемножителя 2.. Это устройство также имеет не выбо- .кую точность работы вследбтвие малого подавления одного из сиг1}алов-сомножлтелей при: нулевом значении, второго сигнала - сомножителя и температурных иа менений параметров дифференциальных усилительных каскадов Цепь изобретения - повышение точнос ти работы за счет повьпиенного подавления одного сигнала - сомножителя при нулевом значении другого и температурной стабильности. Для этого в него введены дополнительные линеаризирующие диоды и третий дифференпнальный источник тока, входы которого соединены с соответствующими входами первого )ференциального источ ника тока, выход источншса напряжения смещэния через соответствующие дополнительные линеаризующие диоды соединен со входами второго дифференциального ус лительного каскада, к управляющим входам первого и третьего диффе{:«ндиал1Йньп источников тока присоединены соответствуюпйе выходы второго дифференциального источника тока, выходы третьего дифференниаль1яого источника тока соединены со входами второго дифференциального умилительного каскада. Ни чертеже представлена функциональная схема устройства. Оно содержит линеаризирующие диоды 1,2, источник напряжения смещения 3, дополнительные линеаризирующие диоды 4,5, нагрузочные эламенти 6,7, первь,1й и второй дифференциальные усшгатель ные каскады 8 и 9,- первый, второй и третий дифференциальные источники тока 10, 11 и 12, первый, второй и третий генераторы стабильного тока 13, 14 и 15, первый, второй, третий и четвфтый входы i6, 17, 18 я 19 перемножителя, первая и вторая шины питагшя 20 и 21, юлходы 22, 23 перемножителя. Устройство работает следующим образом. -. Первый сигнал-сомножнтеяь через первы ивторойвходы 16 и 17 перемножителя по дается на входы первого-в т ютьего дю} ференциальных источников тсжа 1О и 12, усиливается ими и поступает на входы первого и второгодифференциальных усипитепгьных каскадов 8 и 9, где также 1ФОИСХОДЙТ усиление сигнала. Второй сип нал-сомножитель через третий и входы 18 и 19 п емножитвля поступает на входы второго дифференциальг ного источника тока 11 и вызывает разбаланс его выход токов. Выходные токи BTOpoix) дифференциального источника тока 11, за счет изменения дифферавциального сопротивления линеаризующих диодов 1 и 2 и дополнительных линеаризирующих днодов 4,5 управлтот усилением (коэффициентом передачи) первого и третьего дифференциальных источ иков тока 10 и 12. В резутяьтате усиление этих каскадов станоазУтся неравным. Следствием этого является появление напряясения на выходах 22, 23 перемножителя, которое зависит от величин первого и вТхэрого сигналов -сомножителей.о Из- , вестно, что .коллекторный ток транзистора является экспоненциальной функцией напршкения его базо-эмитерного перехода. Поскольку предложенный аналоговьй перемноясителЬ выполнен на транзисторах, то для компенсации экспоненциальной нелинейности по входам (базовым цепям транзисторов) первого и второго дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9 используются логарифмические свойства линеаризирующих 1,2 и дополнительных лннеариэирующих диодов 4,5. В результате компенсации имеет место,, практически линейная зависимость между токами линеаризирующих диодов 1, 2 и выходными токами первого дифференциалт ного усилительного каскада 8, а также между токами дополнитачьных линеаризирующих диодов . 4,5 и выходными Т1эками второго дифференциального усилитеЛ|ЬН01Ч) каскада 9, во-вторых, повьшенная температурная стабильность. &51ходное напряжение аналогового перемно5кителя сигналов представляет собой разность шлходных напряжений первого и второго дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9, В свою очфедь, выходное напряжение, например, первого дифференциальногх) усилительного каскада 8 пропорционально произведению величин первого сигнанасомножителя, коэффициента передачи nqjвого дифференциального усилительногчэ каскада 8, коэффициента передачи первого ди}фферёнциальногр источника тока 10, велшгина которого является втч рого сигнала-сомйгожителя. Выходное напряжение второго .дифференциального усиГЙ1 тельного каскада 9 пропорционально произведению величин первого сигнала сомножителя, коэффициента передачи BTCVрОго дифференциального усилительного каскада 9, коэффициента передачи третьего дифференциального источника тока 12, величина которохчз является функцией втх рого сигнала-сомножителя. Таким образом, выходные напряжения первого и второго дифференхшальных усилительньпс каскадов 8 и 9 пропорциональны произведению

Boio и BTopofo сшиалов-сомножителой. Следовательно, выходное напряжение анаП01ЧЗЕЮГО пере(множителя сигналов, представляющее собой разность выходных напряжений указанных каскадов, также пропорционалбно произведению сигналов-сом ножит елей. Предположим, что второй сиг- нал-сомтюжитель, действуя на входы второго дифферендиального источника тока И, в тзьтвает разбаланс его выходных токов. Эти токи являются токами упр аьлегшя первого и третьего дифференциальных источников тока 10 и 12, т. е. токами, протекающими в общей цепи этих каскадов. Изменения токов управления в равной степени делятся между первым и третьим дифференциальным источниками тока 10 и 12. Баланс же выходных напряжений каждого из этих каскадов не нарушаете. В результате, при нулевом значении первого сигнала- сом южителя, напряжение на в,1ходах 22, 23 перемножителя также равно нулю. При нулевом значении второго сигнала-сомножителя токи управления первого и третьего дифференциальных источников тока 10 и 12 равны, т. е. усиление (коэффшщент передачи) этих каскадов одинаково. Первый сигнал-сомножитель в равной степени усиливается первым и третьим диффере1ациальными источниками тока 10 и 12, а также первым и вторым дифференциальными усилительными каскадами 8 и 9. &1ходйые напряжения первого и второго дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9 одинаковоизменяются ;как по величине, так и по знаку,- баланс же напряжения на выходах 22, 23 перемножителя не нарушается, т. е. вь1ходное напряжение перемножителя при нулевом значении второго сигнала-сомножителя также равно нулю. Таким образом, предложенный аналоговый перемножитель сигналов обла новым качеством- более высокой точностью работы, благодаря повышенном подавлению одного из сигналов - сомножителей при нулевом значении другого сигнала - сомножителя, а так же аа счет повышенной температурной стабильности, достигнуты вследствие слабого взаимовлияния входных цепей первого и )аторого дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9.

формула изобретения

Аналоговый перемножитель сигналов, содержащий первый и второй дифферен3826

циальные усилительные каскады, выходы которых соединены перекрестно и подключены к выходам перемножителя, первый дифференциальный источник -тока, входы которого присоединены к пфвому и второму входам -перемножителп, источник напряжения сметцения, выход которого через соответствующие Л1Вдеариз1фующие диоды соединен со входами первого диф- 0 ференциальиого усилительного каскада, Выходы первого дифференциального источ шка тока подключены ко входам первого дифференциального усилительного каскада, второй дифференциальный источник тока, 5 к управляющему входу которого присоединен один вывод первого генератора стабильного тока, входы которого дифференциального источника тока соединены с третьим и четвертым входами перемножио теля, к управляюпсйм входам первого и второго дифференциальных усилительных каскадов подключены выводы второго и третьего генераторов стабильного тока соответственно, другие выводы которых

5 соединены со вторым выводом первого генератора стабильного тока и первой шиной питания, вторая шина питания через соответствующие нагрузочные элементы подключена к выходам перемножителя,

0 отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности работы аа счеповышенного подавления одного сигнала сомножителя при нулевом значении другого и температурной стабильности, в

5 него введены дополнительные:линеаризирующие диоды и третий дифференциальный источник тока, входы которого соединены с соответствующими входами первого дифференциального источника тока, выход

0 источника напряжения смещен1щ через соответствующие дополнительные линеаризующие диоды соединен со входами второ1Х дифференциального усилительного каскада, к управляющим входам первого и

5 третьего дифференциальных источников тока присоединены соответствующие выходы второго дифференциального) источника тока, выходы третьего дифференциального источника тока соединены со вхйдами второго

0 дифференциального усилительного каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспфтизе

1, Шило В. Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре,

5 Советское радио , 1974, с. 163-164, рис. 4.35.

702382.