Аналоговое множительное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 29.12.77 (21) 2562231/18-24 с присоединением заявки ЙоС 06 О 7/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) АНАЛОГОВОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к областианалоговой вычислительной техникии может быть использовано в вйчисли-.тельных устройствах для перемножениямгновенных значений двух входныхна-пряжений,Известно аналоговое мнажитедьноеустройство, основанйое на прйнципеуправления коэффициентомпередачичетырехполюсника (усилителя, асье"нюатора) с помощью полевых трайзис-торсф в качестве управлябмыхрезис-торов 1). В этом устройстве точностьвыполнения операции аеремйожеййяопределяешься степенью линейности за-висимости проводимости между истокоми фтоком полевого транзистора от на-прЪсения на его затворе.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является ана Ологовое множительное устройство (2),содержащее дифференциальный операционный усилитель с сопротивлениемобратной связи, на входы которогоподключены стоки одинаковых тФлевыхтранзисторов, истоки которых соединены.с даиной нулевого потенциала.Ко входам операционного усилителяподключены входные резисторы, соединенные с одним из источников напря 2жения-сомножителя. На затвор одного из полевых транзисторов подключен выход масштабного сумматора, на входыкоторого подано смещение, напряжение второго сомножителя и часть йапряжения Со Стока полевого транзисторй. На затвор" другого полевого транзистораподключей;выхбд второго маСштабного сумматора, на входы которого подано"смещение и часть напряжения со стока полевого транзистора. Наличие двух полевых транзисторов в этой схеме повышает термостабильность устройства и уменьшает его чувствительность к отклонению режима питания Подача части напряже ния со стоков полевых транзисторов на затвор уменьшает нелинейные искажения, вызванные нелинейностью выходкой характеристикй полевых транзисторов, Общая величина ошибки, вызванная нелинейностью выходной характеристики, не превышает О, 1% . Линейность перемножителя по управляю- щему входу определяется линейностью управляющей характеристики полевого транзистора, т.е. зависимостью проводимости промежутка исток-сток от напряжения на затворе. У реальных полевых транзисторов эта эаннсимость:3 6615 отличается от линейной, что приводит к необходимости работы на малом участке характеристики с небольшими сигналами, при которых становится заметным влияние шумов и дрейфов активных элементов и усиливается влияние температурной нестабильности, 5 Все это снижает точность выполнения операции перемножения.Целью изобретения является повышение точности работы,1 ОПоставленная цель достигается тем,что в аналоговое множительное устройство, содержащее операционный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены черезпервый и второй масштабные резисторы,с источником первого сомножителя ичерез сток-исток соответственнопервого и второго полевых.транзисторов с шиной нулевого потенциала, резистор обратной связи, включенный 20между инвертирующим входом операционного усилителя и его выходом,первый и второй сумматоры, выходы которых соединенй с затворами соответственно первого и второго полевых 25транзисторов, первые входы сумматоров соединены с источником напряжения смещения, второй вход первогосумматора - с источником второгосомножителя, введена связь второго овхода второго сумматора с истбчнйком второго сомножителя.Введение дополнительного соединения приводит к тому, что. сопротивление промежутка исток-сток второгополевого транзистора, зависит от напряжения второго сомножителя, Вследствие того, что коэффициент передачи перемножителя прямо пропорционален проводимбсти первого полевоготранзистора и обратно пропорционаленпроводимости второго полевого.транзйстора, меняя знак и величину передачи по второму входу второго сумматора можно осуществить линеаризациюпередачи перемножителя. Если передача перемножителя в функции напряжения второго сомножителя имеет вогнутый характер, то проводимость второго полевого транзистора должнаиметь вид растущей функции . В этом 50случае частное имеет более линейныйхарактер, Если передача перемно-жителя носит выпуклый характер,проводимость второго полевого транзистора имеет вид убывающей функции..На чертеже приведена функциональная схема аналогового множительногоустройства.Устройство содержит первый 1 ивторой 2 полевые транзисторы, первый 3 и второй 4 масштабные резисторы, резистор обратной связи 5, операционнь 1 й усилитель 6, источник первого сомножителя 7, первый 8 и второй 9 сумматоры, источник напряжениясмещения 10, источник второго сомно-. % 61жителя 11, Управляемый усилитель состоит из полевых транзисторов 1 и 2 с пРоводимостью 61 и С 2 РезистоРов 3 и 4 проводимостью С и 04, резисто" ров 5 с проводимостью 6 усилителя 6Выход усилителя б является выхо- доМ управляемого усилителя и всего множительного устройства, на котором образуется выходное напряжение ц=1 цх цхгде- масштабный коэффи циент;цх и ц 2 - напряжения первого и второго сомножителей.Х 1Транзисторы 1 и 2 используются в режиме управляемых резисторов, проводимость сток-исток является некоторой функцией управляющего напряжения в общем случае (нелинейная). затвор- исток. Параметры транзисторов 1 и 2 одинаковы. Затвор транзистора 1 соединен с выходом сумматора 8, а затвор транзистора 2 - с выходом сумматора 9. Первые входы сумматоров 8 и 9 соединены с источником 10 напряжения смещения Е .Источник смещения необходим для перемножения двухполярных сигналов цх 2, так как полевые транзисторы управляются только одной полярностью Величины передач по первым входам сумматоров 8 и 9 одинаковы. Вторые входы сумматоровсоединены с источником 11 напряжения ц второго.соХ 2множителя. Величина передачи по второму входу сумматора 9 значительно меньше,.чем соответствующая передача сумматора 8. Напряжение на выходе сумматора 8 обеспечивает эффект перемножения, а напряжение на выходе сумматора 9 влинеаризацию характеристики,Устройство работает следующим образом.Напряжение цЗзатвор-исток транзистЬра 1 равноОзи 1 = КЕсщ+ К 20, И )2где К, К 2 - )коэффициенты передач сумматора 9 соответственно по йервому и второму входам.Напряжение ц н 2 затвор-исток транзистора 2 равйофгде Ц - коэффициентпропорциональностиЦ 1 . (3)Будем считать, что зависимостьпроводимости 6канала полевого транзистора от йапряжения на затвореаппроксимирована квадратичным поли- номом6 =ИОФАНц +СР (4)где с 3с( и с( - некоторые постоянные коэффйциенты,661561 Предложенное устройство позволяет повысить точность выполнения операции перемножения, что повышает качество работы систем и комплексов, в которых оно использовано. Приняв С 3 аги 046 5 Аналоговое множительное устройство содержащее операционный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены через первый и второй масштабные резисторы с источником первого сомножителя и через сток-исток соответственно первого и второго полевых транзисторов с шиной нулевого потенциала, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом операционного усилителя и его выходом, первый и второй сумматоры, выходы которых соединены с затворами соответственно первого и второго полевых транзисторов, первые входи сумматоров соединены с источником напряжения смещения, второй вход первого сумматора соединен с источником второго сомножителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы, второй вход второго сумматора соедйнен с источником второго сомножителя. получа м64.И 1.-й 2)5 2тановки в выражений (1) и (2) получаовия (3) 0(б с После под соотношен учетом ус 2 2( г) В 1 2 1ВсфК 2 В 1 0Х 21=М Мак 2М),5=а Есмг 22 К 1 Ес 2 о=о бй части (7) линейности 30 ния. Очевидвыбором коэфэту ошибку ие г( находит Йсточникй внимание при1 Патент кл. 23519419,2. Заявка кл, 006 67/ принято полох США Р 3475001962.9 2410801/181 бг 1976 г поительное реш 35 24 ггкотороние. во агАав 1.в,аг(8 в Лил фи.ыМБилак Составитель Л.едактор Л. Утехина Техред З,Фанта Заказ 247 52 Тираж 779 ЦНИИПИ Государственн по делам изобретени 113035, Москва, Ж,д, ул. Проектная, 4 52КВадратИЧНЫй ЧЛЕНО 2(гИ ОПРЕдЕ- ляет отклонение от линейности, т.е. ошибку перемножения,Коэффициент передачи управляемого усилителя равен нп,а,щаи,(5) В=а+2 а, К КсмВторое слагаемое правопределяет отклонение отхарактеристики перемножено, что соответствующимфициента ) можно свестик нулю. Требуемое значенся из условия лиал ППП гПатент, г. Ужг Формула изобретения информации, принятые воэкспертизе нимщик ов аКорректор О Подписноего комитета. СССРи открытийаушская наб., д. 4/5