Аналоговый перемножитель сигналов

(22) Заявлено 28.06,77 (21) 2500782/18-24 с присоединением заявки ле Гасударственные комитет СССР ае делам изобретений н аткрцтий(54) АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ СИГНАЛОВИзобретение касается электрических вычислительных устройств и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Известны аналоговые перемножители, содержащие дифференциальный усилитель 5 ный каскад, генератор стабильного то-, ка 1Зто устройство имеет низкую точность вследствие большого влияния синфазной1 О помехи.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является аналоговый перемножитель сигналов, содержащий первый и второй дифференциальные усилительные каскады, выходы которых соединены перекрестно и подключены к выходам перемножи геля, первый дифференциальный источник тока, входы которого присоединены к первому и второму входам пере- множителя, источник напряжения смещения, выход когорого через соответствующие диоды соединен со входами первого дифференциального усилительного каскада,2выходы первого дифференциального источника тока подключены ко входам перво-го дифференциального усилительного каскада, второй дифференциальный источник гока, к управляющему входу которого присоединен один 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 выводом первогв генератора стабильного тока и первой шиной питания, вторая шина питания через соответствующие нагрузочные элементы подключена к выходам перемножителя 2),.Эго устройство также. имеет. не высо,кую точность работы вследствие малого подавления одного из сигналов-сомножителей при нулевом значении второго сиг25 3 7023нала - сомножителя и температурных из-,менений параметров дифференциальныхусилительных каскадов.Бель изобр.ет ения - повьппение точноети работы за счет повьппенного подавления одного сигнала - сомножителя принулевом значении другого и температурной стабильности.Для этого в него введены дополниМтельные линеаризирующие диоды и третий дифференциальный истОчник тока, Входыкоторого соединены с соответствующимивходами первого дифференциального источника тока, выход источника напряжения смещения через соответствующие дополнительные линеаризующие диоды соединен со входами второго дифференциального уси. лительного каскада, к управляющим входам первого и третьего дифференциалтных источников тока присоединены соответст- вутощтте выходы второго дифференциального источника тока, выходы третьего дифференциального источника тока соединены со входами второго дифференциального усилительного каскада.На чертеже представлена функциональ ная схема устройства.Оно содержит пинеаризирующие диоды 1,2, источник напряжения смещенияЗО3, дополнительные линеаризирующие диоды 4,5, нагрузочйьте элементы 6,7, перВьтй и второй дифференциальные усилительные каскады 8 и 9, первый, второй и третий дифферейциальные источники тока10, 11 и 12, первый, второй и третий35 генераторы стабильного тока 13, 14 и15, первый, второй, третий и четвертый входы 16, 17, 18 и 19 перемножителя,первая и вторая шины питания 20 и 21, выходы 22, 23 перемножителя.Устройство работает следующим образом.Первый сигнал-сомножитель через первыйивторойвходьт 16 и 17 перемножителя подается на входы первого и третьего диф-ференциальных источников тока 10 и 12,усиливается ими и поступает на входыпервого и второгодифференциальных усилительных каскадов 8 и 9, где также происходит усиление сигнадта. Второй сигнал-сомножитель через третий и четвер. тый входы 18 и 19 перемножителя поступает на входы второго дифференциальНОГО чсточника тОка 1 1 и Вызывает 55 разбаланс его выход токов. Выходные токи второго дифференциального Источника . тока 11, за счет изменения дифференциального сопротивления линеаризующих 82 4диодов 1 и 2 и дополнительных пинеаризирующих диодов 4,5 управляют усилением (коэффициентом передачи) первого и третьего дифференциальных источ 1 тиков тока 1 0 й 1 2, В результате усиление этих каскадов становйтся неравным.Следствием этого является появление напряжения на выходах 22, 23 перемножителя, которое зависит от величин первого и второго сигналов-.сомножителей, Из-, вестно, что коплекторный ток транзистора является зкспоненциальной функцией напряжения его базо-эмитерного перехода. Поскольку предложенный аналоговьц 3 перемнсцкитель 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 линеаризирующих диодов 4,5. В результяте компенсации имеет место,во-первьбт, практически линейная зависимость между токами пинеаризируюптих диодов 1, 2 и выходными токами первого дифференциаль ного усилительного каскада 8, а также между токами дополнительных линеаризирутощттх диодов 4,5 и выходными токами второго дифференциального усилител ьного каскада 9, Во-вторых, повышенная температурная стабильность. Выходное напряжение аналогового перемножителя сигналов представляет собой разность выходных напряжений первого и второго дифферендиальных усилительных каскадов 8 и 9.В свою очередь, выходное напряжение, например, первого дифференциального усилительного каскада 8 пропорционально произведению величин первого сигнала- сомножителя, коэффициента передачи первого дифференциального усилительного каскада 8, коэффициента передачи первого дифференциального источника тока 10, величина которого является функцией второго сигнала-сомножителяе Выходное на пряжение второго дифференциального усилительного каскада 9 пропорционально произведению величин первого сигнала- сомножителя, коэффициента передачи второго дифференциального усилительного каскада 9, коэффициента передачи третьего дифференциапЬного источника тока 12, величина которого является функцией второго сигнвла-сомножителя. Таким образом, Выходные напряжения первого и Второго дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9 пропорциональны произведению пер- .15 55 70238 ного и второго сигналов-сомножителей. "ледовательно, выходное напряжение аналогового перемножителя сигналов, представляющее собой разность выходных напряжений укаэанных каскадов, также пропорционально произведению сигналов-сомножителей, Предположим, что второй сигнал-сомножитель, действуя на входы второго дифференциального источника тока 11, вйзывает разбаланс его выходных 10 токов. Эти токи являются токами управления 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 1 ретьим дифференциальным источниками тока 10 и 12. Баланс же выходных напряжений каждого из этих каскадов не нарушается. В результате, при нулевом 20 значении первого сигнала- сомножителя, напряжение на выходах 22, 23 перемножителя также равно нулю. При нулевом значении второго сигнал а-сомножителя токи управления первого и третьего дифференциальных источников тока 10 и 12 равны, т. е. усиление (коэффициент передачи) этих каскадов одинаково, Первый сигнал-сомножитель в равной степени усиливается первым и третьим дифферен 30 циальными источниками тока 10 и 12, а также первым и вторым дифференциальными усилительными каскадами 8 и 9. Вьгходаые 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. выходное напряже 40 ние перемножителя при нулевом значении второго сигнала-сомножителя также рав- но нулю. Таким образом, предложенный аналоговый перемножитель сигналов обладает новым качеством- более высокой45 точностью работы, благодаря повышенному подавлению одного из сигналов - сомножителей при нулевом значении другого сигнала - сомножителя, а так же за счет повышенной температурной стабильности,50 достигнуты вследствие слабого взаимо влияния входных цепей первого и второго дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9. Формула изобретения Аналоговый перемножитель сигналов,содержащий первый и второй дифферен 2 6циальные усилительные каскады выходыкоторых соединены перекрестно и подключены к выходам перемножителя, первый дифференциальный источник тока, входы которого присоединены к первому ивторому входам .перемножителя, источникнапряженич смещения, выход которого через соответствующие линеаризирующиедиоды соединен со входами первого дифференциального усилительного каскада,выходы первого дифференциального источника тока подключены ко входам первогодифференциального усилительного каскада,второй дифференциальный источник тока,к. управляющему входу которого присоединен один вывод первого генератора стабильного .тока, входы которого диференпиального источника тока соединены стретьим и четвертым входами перемножителя, к управляющим входам первого ивторого дифференциальных усилительныхкаскадов подключены выводы второго итретьего генераторов стабильного токасоответственно, другие выводы которыхсоединены со вторым выводом первогогенератора стабильного тока и первой шиной питания, вторая шина питания черезсоответствующие нагрузочные элементыподключена к выходам перемножителя,отличающийся тем,что,сцелью повышения точности работы за счеповьппенного подавления одного сигналасомножителя при нулевом значении другого и температурной стабильности, внего введены дополнительные.линеаризирующие диоды и третий дифференциальныйисточник тока, входы которого соединеныс соответствующими входами первого дифференциального источника тока, выходисточника напряжения смещения через соответствующие дополнительные линеариэуюшие диоды соединен со входами второго дифференциального усилительного каскада, к управляющим входам первого итретьего дифференциальных источниковтока присоединены соответствующие выходы второго дифференциального источникатока, выходы третьего дифференциальногоисточника тока соединены со входами второгодифференциального усилительного каскада,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шило В. Л. Линейные интегральныесхемы в радиоэлектронной аппаратуре,702382,Составитщц, .О, СИр адновВ. Сапирштейн Гвхред 3, фантаКорректс Ред3 викс каи 590/46 Гираж 780ЦНИИПИ Государственного комитата ССпо данам иэобретений и открытий038, Москва, Ж, Раушская наб ака исно д. 415 П Патент", г, Ужгород илиад тнаи,:фйюас