Преобразователь напряжения в ток

(51) ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ СВИ ЛЬСТ 4143986/24-0910.11.8623.02.88. БюМосковский итутА. М. КузюкинН. Лубянов621.375,024(0Патент США У30-149, 1979.ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ.8)4684 НИЯ АП ТОК(57) Изотехникеральнойнике. Целлинейносв ток. У радио- в интег емотехретение относится к м.б. использовано олупроводниковой сх ь изобретения - пов и преобразования на тр"во содержит усил нты 1 и 2 на полевы основной и комлексппен яжения ител ные элем эисторах й и ро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ преобразователи 3 и 4 напряжени ток, выполненные на третьем, четвертом и введенных пятом, шестом, седьмом и восьмом усилительных элементах 5(5), 6(6), 7(7), 8(8),9(9 ), 10(10) на полевых транзисторах и г"рах тока 11 и 12. Величинукрутизны преобразования можно изменять как с помощью изменения топографических размеров транзисторов, таки с помощью изменения тока 1 протекающего через усилительные элементы 7 и 8, Это позволяет использоватьподобного типа преобразователи вустр-вах повышенной точности с электронной настройкой. Точность линейного закона преобразования можно увеличить, если выбрать отношениеБ, =Б, несколько меньшим, чем Б =Бэ 5=Б =Б(Б; - отношение ширины канала к длине канала полевых транэистов д)1 з.п. ф-лы, 1 ил,ьыг(5) 55 Изобретение о тно сится к р адиотехнике и может быть использовано в интегральной полупроводниковой схемотехнике.Цель изобретения - повышение линейности преобразования напряженияв ток.Ра чертеже представлена принципиальная электрическая схема преобразователя напряжения в ток,Преобразователь напряжения в токсодержит первый 1 и второй .2 усилительные элементы на полевых транзисторах, основной 3 и компенсирующий 4преобразователи напряжения в ток,выполненные на третьем - восьмом усилительных элементах 5(5 ) - 10(10 )на полевых транзисторах и первом 11и втором 12 генераторах тока. 20Преобразователь напряжения в токработает следующим образом.При входном напряжении Ю == У," 11 , отличном от нуля, черезусилительные элементы 5 и 6 начинают течь разные токи. Используя законы Кирхгофа можно записать уравнения, описывающие связь между потен"циалами схемы 11 ЗиГЦЗцт Цзчч зць В" фЦЗцВ ЗИ 10 ЗНЬ ЗЧ Ь В где Ц . - напряжение затвор ". истокЗтранзистора д.Вычитая и складывая уравнения в 35 системе (1), получают еще два урав- нения 113 ц 1 о+Ц Зи ч зимзчь 1 (2) Ток, протекающий через усилительные элементы 7 и 8, задается генера" торами 11 и 12 тока и не зависит от ЗЦв, Пусть величина этого тока равна 45 1,/4, тогда Ц =11 , и уравнение (3) принимает вид Зададим отношение Б ширины кана 150 ла к длине канала полевых транзисторов д таким, чтобы удовлетворялись соотношения Так как через усилительные элементы 7 и 8 протекает постоянный ток, то все приращение тока черезусилительные элементы 5 и 6 проходитчерез усилительные элементы 1 О и 9основного преобразователя 3, поэтомуможно записать Зависимость тока стока 1 полесвого транзистора от напряжения затвор - исток в полевой области вольтамперных характеристик имеет вид где К - удельная крутизна транзистора (К - для и-канального, Кр " для р-канального);" пороговое напряжение транзистора (У, - для и-канального, У,р - для р-ка" нального).С учетом (2) - (7) можно записать уравнение 11,(8) Используя соотношение (6) получа"ют1 -1 =2 Я -- Ю -(Ц -Ц ),КрЕоБ 1 о Б ЬХ ЗИ 5 Знб ф(9) Выражение, аналогичное (9), можно записать для разности токов уси/ 1лительных элементов 5 и 6 , учитывая при этом, что в случае Б=Б,=Я = =Б выполняется условие У -Оз,= =Уз, -Ущ тогда получают1 -1, =2 Бв в (Ц -Ц ) -Ер ЕоБо 1 Б зиБ зиь Так как выходной ток 1, равен- (1 -1 ) + (1, +1,), (11) то, учитывая (9) и (10), получают ЕВь,=2 Я --Цвх- ("з,-0 з з Хполучают преобразователь напряженияв ток повышенной линейности, Приэтом крутизна преобразования устройства равнаГК 1,д = 2 Ят.е. величину крутизны преобразования можно изменять как с помощью изменения топографических размеров транзисторов, так и с помощью изме" нения тока 1 . Это позволяет испольэовать подобного типа преобразователи в устройствах повышенной точности с электронной настройкой, например в фильтрах, реализованных полностью в интегральном исполнении, Точность линейного закона преобразования мож" но увеличить, если выбрать отноше" ние Б, =Б, несколько меньшим, чем Б =Б =Я =Б,.б б 5Так как 1,=1 з 1,=1 то Ц= = ба, ц,ц,- ц 7;ц, поэтому выражение (О) можно записать в видеКР 1 о Бб. 1 -1,=2 Б -- х 1(Ц -Ц )6 5 1 Ц Я Б Эцб ЗцбцЗчб Зи 5)(13)Подставляя (13) и (9) в уравнение (11), получаютГ 11 = 2 Б - - Й 1+ (Вых "Бц" 1 Б(1) (ц ц ) т Цто получают линейный относительно ьЦпреобразователь напряжения в ,ток, Соотношение (15) выполняетсяпри5 гх 2т( 1 + )2 Кц БзЮ ШКРБюТаким образом, предлагаемый преобразователь обладает по сравнению с известным повышенной точностью преобразования напряжения в ток.Формула изобретения1. Преобразователь напряжения в ток, содержащий первый и второй усилительные элементы, включенные по10152025 30 3540 45 50 55 2. Преобразователь по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что соответствующие топологические размеры полевых транзисторов основного и компенсирующего преобразователей напряжения в ток равны между собой, топологические размеры первого и схеме с общей базой, управляющие входы которых объединены и подключены к источнику опорного напряжения, а также основной и компенсирующий преобразователи напряжения в ток, выполненные идентично и содер" жащие третий и четвертый усилительные элементы, первый и второй генераторы тока, причем управляющие входы третьего и четвертого усилитель" ных элементов подключены соответственно к противофазным выходам третьегр и четвертого усилительных элементов основного преобразователя напряжения в ток и к выходам первого и второго усилительных элементов, противофазные выходы которых соединены соответственно с противофаэ" ными выходами четвертого и третьего усилительных элементов компенсирующего преобразователя напряжения в ток, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности преобразования напряжения в ток, первый, второй, третий и четвертый усилительные элементы выполнены на полевых транзисторах, а в основной и компенсирующий преобразователи напряжения в ток введены пятый и шестой полевые транзисторы в диодном включении, а также седьмой и восьмой полевые транзисторы, имеющие структуру, противоположную структурам третьего и четвертого полевых транзисторов, причем истоки третьего и четвертого полевых транзисторов сое" динены соответственно с истоками пятого и шестого полевых транзисторов, а также с истоками восьмого и седьмого полевых транзисторов, затворы седьмого и восьмого полевых транзисторов соединены соответственно с затвором и стоком пятого и шестого полевых транзисторов и с первыми выводами первого и второго генераторов тока, вторые выводы которых, а также стоки седьмого и восьмого полевых транзисторов соединены с соответствующей шиной источника питания,Заказ 797/55 Тираж 928 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4. второго полевых транзисторов удовлетворяют соотношению - (1 + - 8 о 2)2 К 1 8 о,0 р 8 м 5 где 8 - отношение ширины к длине о канала в третьем и четвертом полевых транзисторах; 8 - отношение ширины к длине в о седьмом и восьмом полевых 10 транзисторах; 8 " отнОшение ширины к длинеканала в первом и второмполевых транзисторах,включенных по схеме повторителей тока;К " удельная крутизна полевоготранзистора с п-каналом; К, - удельная крутизна полевоготранзистора с р-каналом.