Устройство для воспроизведения нечетныхфункций

О П И С А Н И Е 354425ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Ссветскик Социалистически,РеспубликЗависимое от авт. свидетельства1971 ( 1621868/18-2 Заявлено 06 д 7/26 с присоед Приорите Опуолико Дата опу ением заявкиомитет по делам эооретеиий и открытпри Совете МинистроСССР ДК 681 ЛЗЗ (088,8) ано 09.Х,1972. Бюллетень3 иковання описания 1 О,Х 1,1972 вторызобретени т В. куменко и тчи кое инской С(Р Заявит Ордена Ленина институт кибернетики АН СТРОЙСТВО ДЛ СПРОИЗВЕДЕУНКЦИЙ НЕЧЕТНЫХ итси к области вычисл реимущественно може аналоговых вычислителч в л восп оизве ени циюи м оточн Изобретение относительной техники, и п тбыть использовано в ьных машинах.Известны устройст а д я р д янечетных функций вида( - хв, х(0,К ним относятся устройства, использующие 1кусочно-линейную или (нелинейную) аппроксимацию заданной функции (в данном случае нечетной функции), а также устройства,использующие естественные квадратичные нелинейные сопротивления (например, на базе 1тирита, виллита, варьистора) и электроннолучевые трубки. Методика построения таких устройств должна обеспечивать простоту расчета, минимум элементов, малую стоимость ибольшую эксплуатационную стабильность и 2надежность.Известны устройства, использующие кусочно-линейную аппроксимацию заданной функции, построенные на диодных элементах, Этиустройства имеют значительные габариты, 2сложную конструкцию и малую надежностьиз-за большого количества элементов (диодови резисторов) и соединений. Кроме того, онидорогостоящи, так как в схемах квадраторовприменяют дорогие высок ые резисторы; 3 настроика схемы на заданную функ икроминиатюризация 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 предьявляется требование высокой точности,(2) 45 50 55 60 65 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 вклюценных полевых МОП-транзисторов 3, 4 с Р-индуцированным каналом, стабилитрона 5 и резисторов б - 8. Стабилитрон 5 подключен анодом к затвору, а катодом к стоку МОП- транзистора 3, Резистор б подсоединен к затвору транзистора 3 и к источнику 9 опорного напряжения, Стабилитрон 5, резистор б и .стсчннк опорного напряжения обеспечивают условие воспроизведения МОП-транзистором 3 квадратичной зависимости, расположенной в третьем квадранте. Резистор 8 подключен к затвору полевого транзистора 4 и к источнику 5 опорного напряжения, а резистор 7 - к затвору полевого транзистора 4 и к земле. Резисторы 7 и 8 представляют собой делитель напряжения н вместе с источником 9 создают условия воспроизведения полевым транзистором 4 квадратичной зависимости, расположенной в первом квадранте.Устройство работает следующим образом.Положительный входной сигнал Еии, приходящий на вход 10 устройства, вызывает ток 1 итекущий в суммирующую точку решаю;цего усилителя 1, на вход которого подключена квадратичная проводимость, реализованная на полевом транзисторе 4 и резисторах 7 и 8, Лналогично отрицательный входной сигнал, приходящий на вход 10 устройства, вызывает ток 1. равный по величине и обратный по знаку 1 текущий в суммирующую точку решающего усилителя 1, на вход которого подключена квадратичная проводимость, реализованная на полевом транзисторе 3, стабилитооне 5 и резисторе б. На фиг. 1 приведены следующие символические обозначения: 11, 12 - затвор; 13, 14 - сток; 15, 1 б - исток, показана полярность проводимых напряжений для полевых МОП- транзисторов 3 и 4 соответственно с общим истоком и общим стоком (направление стрелки указывает положительный потенциал).Лналитическое выражение вольт-амперных характеристик для МОП-транзистора 3 с Р- каналом пРИ оси, = Епи(О согласно Ооозначению на фиг. 2 имеет вид 1 с,: Кэ 2 Уси, (УЗИ, Упор,) - Уси 1 ГДЕ 1 с,Уси Уэи, - СООТВЕТСТВЕННО ТОК СТОКа, напряжение сток - исток и напряжение на затворе; Упор, - пороговое напряжение, К, - характеристический параметр МОП-транзистора, определяемый его конструкцией и численно равный 10 15 20 25 30 35 40 1 с Э 2пор; Здесь Гс - ток стока при Уси, -- Упор, Уэи, -- 2 Упор, Уравнение (1) описывает триодный участок вольт-амперных характеристик МОП-транзистора 3 (фиг. 3) и справедливо при условииЗи ПОР ) С 3 Граница триодного участка характеризуетсяусловиемУэи Упор : Усиили Узи, - Уси + УпорПри этом выражение для тока 1 1., для квадратичной проводимости на МОП-транзисторе 3 при отрицательном входном напряжении Еописывается выражением1= - К,У, или 1 х --- КэЕих(3)Как уже отмечалось, в схеме выполнение условия (2) для транзистора 3 обеспечивается при помощи стабилитрона 5, резистора б и источника 9 опорного напряжения, которые устанавливают напряжение Узи,: Упор на затворе МОП-транзистора 3 при нулевом ВХОДНОМ СИГНЯЛЕ Епи = 1/си = О. ДВЛЕЕ С ПО- явлением отрицательного входного сигнала Е на затворе МОП-транзистора 3 автоматически устанавливается напряжение с 1 эи соответствующее выражению (2).Лналогично аналитическое выражение вольт. амперных характеристик для МОП-транзистора 4 при Е=Уси,)О запишется1 с, -- К 2 Уси, (Узи, - Упор, ) - Уси, (4) Далее при выполнении условия 11 зи, Упор,: Уси, ток 1 = 1 з, для квадратичной проводимости на МОП-транзисторе 4 при положительном входном напряжении Е описывается выражением= ф 4 ЕВХ(5)При помощи резисторов 7, 8 и источника 9 опорного напряжения устанавливается напряжение Уэс, = 11 пор на затворе МОП-транзистора 4 при нулевом входном сигнале Епи = = 11 си, = О. С появлением положительного входного сигнала Е, на затворе МОП-транЗИСтОра 4 уетаНаВЛИВаЕтСя НаПряжЕНИЕ с 1 эи, соответствующее выражению (2).Схема с транзистором 3 воспроизводит квадратичную характеристику при отрицательном входном сигнале. При этом ток стока 1 и транзистора 4 равен нулю, так как для него выполняется условие запирания канала Узс,(Упор, Х (Уэс,: Упф, оси),Схема с транзистором 4 воспроизводит квадратичную характеристику при положительном входном сигнале, При этом ток тран+- Ф 13 Фиг. У оставитель Е. Тимохи Корректор Л, Царькова едактор Т. Рыбалов рилко Подписное Министров СССРТираж 406открытий при Совекая наб., д. 4/5 пография, пр. Сапунова, 2 зистора 8 1 с. = О, что обеспечивается напряжением с 1 зн,(Зпор,Переход от одной схемы к другой осуществляется автоматически. Выходное напряжение Е решающего усилителя, на вход которого подключен предлагаемый квадратичный преобразователь, имеет вид для случая выходной характеристики, начинающейся из начала ко- ординат 17 в обратной связи решаПредполагается, что фз : 4 = ь и 1 пор = 1 пор = 1 пор Заказ 3686/10 Изд,1486ЦНИИПИ Комитета по делам изобретениМосква, Ж, Ра 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 повышения его надежности, в нем блок квадратичной зависимости выполнен в виде параллельно соединенных двух полевых транзисторов МОП- структуры 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,