Множительное устройство

Ой ИСАЙКЕ ЙЗОБР 13 ИН ИЯ(23) П риоритетОпубликовано 23,07.8 О. Беллетень % 27Дата опубли кования описания 23,07. 80 6 06 О 7/163 ГбеудерстееиныВ квнитет ав девеи имеретени 5 ч открытей(72) Авторы изобретения В. В. Павлов и Н. В. Беликов Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный универснтет(54) НОЖИТЕЬНОс. УСТ ОЙСТВО 1Изобретение относится к аналоговой вычислитедьной технике и макет быть использовано пдя реализации операции умножения двух аналоговых сигналов в широком динамическом и частотном диапазонах.Известны устройства ддя умножения напряжений, содержащие усилитель и управляемый линейный элемент на полевом транзисторе, исток которого подклю 10 чен к входу усилителя, а сток и затвор соединены с источниками перемножаемых напряжений Х, 21.В этих устройствах динеаризация управляемого элемента на полевом тран 11 зисторе достигается, как правило,подключением в цепь управления второго полевого транзистора,:чединейность которо-. го компенсирует нелинейность управляемого элемента. При этом компенсация будет, тем лучше, чем более идентичны параметр ры совместно включенньж транзисторов.Таким образом, точность перемноженич подобных устройств ограничена труциос 2тими взаимной компенсации нелинейностей характеристик сопрягаемых транзитторов,Наиболее близким .к иэобретенито техническим решением является устройство,содержащее управляемый линейный эдэМмент на двух полевых транзисторах, иотоки которых подключены к неинвдртирующему входу сжфференциатьного операционного усилителя, динеаризующий элементна двух полевых транзисторах, истоки. которых подключены к инвертирутощему входу операционного усилителя,:стоки соединиены со стоками транзисторов управляемого линейного элемента, а затворы подктпочены к шине нулевого потенциала,первый и второй повторители,первый и;второй инверторы 3),Однако неидентичность сопрягаемыхтранзисторов нриводит к нелинейности ха,рактеристик управляемого линейного элемента икак следствие, к появлению погрешности перемножения. Кроме того,существует погрешность,обусловленнаяоперационный усилитель 12.Устройство работает следующим об разом,При замыкании левых контактов коммутатора 5 на стоки транзисторов 6 и 2 подается напряжение Чт , на стоки транзисторов 7 и 9 - , , на затвор транзистора 6 напряжение Ъ, на затвор транзистора 7 попвется напряжение При замыкании правых контактов коммутатора транзисторы 6 и 7, 8 и 9этом случае на их стоки и затворы подаются противофазные выше указанным 20 25 6 и 7 образуют управляемый электронным способом делитель напряжения. Напряжением питания этого делителя служат противофазные напряжения первого из сомножителей + , а управляющим напряжением делителя являтотся противофазные напряжения + Ч второго из сомножителей.Очевидно, что выходное напряжение делителя (снимаемое с точки соединения истоков )пропорционально, как напряжению на затворах транзисторов 6 и 7 так и напряжению на их стоках. При измеся на величину ЬК, тогда квк сопротивление. канала Р транзистора 7 увеличится нв Ай Будем считать зависимость 81 от Ч 2 линейной, а параметры транзисторов идеально совпадающими, тогда Ь К "-Ь=.оЧ 2,Принимая во внимание, что стоки транзйсторов запитвны напряжением + Ч, можно записать выражение пля тока, црсьтекающего через каналы транзисторов 6 и 7. 2 ЧЭ Предлагаемое устройство содержит инвертор 1, повторители 2 и 3, инвертор 4, коммутатор 5, управляемый линей ный элемент на двух полевых транзисторах 6 и 7, линеариэующий элемент нв полевых транзисторах 8 и 9, интегрируюдентичности параметров трвн дует Из условия зисторов сл 3 750507 4нелинейностью выходных характеристик шие цепочки 10 и 11, дифференциальныйтранзисторов. Для компенсации этогослужат транзисторы линеаризующего элемента, истоки которых подключены к инвертирующему входу дифференциальногооперационного усилителя, который исполь. зован квк вычитающее устройство,Таким образом, випно, что точностьперемножения рассмотренного устройстваограничена неипентичностью параметровсопрягаемых транзисторов. - УБелью изобретения является уменьшение погрешности перемножения устройства, как бы меняются местами, поскольку вДостигается это тем, что в множительное устройство, содержащее управляемыйлинейный элемент на двух полевых тран- напряжениязисторах, истоки которых объединены При подаче противофазных перемно;,линевризующий элемент нв двух полевых жаемых напряжений на стоки и затворывтранзисторах, истоки которых объединены, транзисторов 6 и 7 сопротивление ихстоки подключены к стокам транэисто- каналов также будет меняться в противсь.ров управляемого линейного элемента,а фазе, так например, если сопротивлениезатворы соединены с шиной нулевого по- К канала сток-исток транзистора 6тенциала, первый и второй повторители увеличивается нвД Р то сопротивлениеи первый и второй инверторы,1 пифферен-канала транзистора 7 уменьшается нациальный операционный усилитель,введе- ЬЯ.При абсолютной идентичности выходны две интегрирующие цепочки,первая: ных параметров транзисторов 6 и 7из которых подключена к истокам тран- Лт =682. Таким образом, транзисторызисторов управляемого линейного элемента и к неинвертируюшему входу операционного усилителя,а вторая - к истокам транзисторов линеаризующего элемента и к неинвертируюшему входу дифференциального операционного усилителя,коммутатор с четырьмя парами контактов сток одного щ транзисторов управляемого линейного элемента подключенчерез первую пару контактов коммутатора к первому повторителю, сток другоготранзистора управляемого линейного элемента подключен через вторую пару контактов коммутатора к первому инвертору нении напракения / на затворе тран/затвор одного из транзисторов управляе- эисторв 6 и соответственно -У на. затвомого линейного элемента подключен че- ре транзистора 7, сопротивление К, канареэ третью пару контактов коммутатора ла сток-исток транзистора 6 уменьшитк второму повторителю, затвор другогочерез четвертую пару контактов коммутатора к второму инвертору.На фиг. 1 дана схема предлагаемогоустройства;нв фиг. 2 - график усредне5 Ония входных и выходных характеристиксопрягвемых транзисторов.7 ю:05== ф =ь =а" ф тогца 3-Падение напряжения в канале транзистора 6 будет1=З(й-лй)=(й-ЛИ5 Соответственно в канале транзистсра 7З (К +ай ) =(К +аЮ. Отсю да напряжение в точке соединения исус= КовЦ =ч-Ц=Ч,(К ьй) = - ьК1 О учисвая, что Л= ХО l, пол-;чим = ц ,Ч= , Ч; Чь . Как из вестно транзисторы имеют нелинейную эа висимость тока с ка от напряжения на затворе. Поэтому д.,иться линейзссти,15 тока через управляемый делитель, рас= смотренный выше,. можно лишь при полной ицентичности входных характеристик транзисторов Дд.= (Ь), Обраэукацих де= литель. Точность перемножения иа та п ком целителе существенно зависит От идентичности входных характеристик полевых транзисторов.В предлагаемом устройстве происходитусреднение входных ц Выхопиых характе:.- 25 ристик сопрягаемых транэцстсров путем периоцйческой коммутации перемножае- мых напряжений на их стоках и аатворахоХаким Образом происходит это усреднение видно из фиг. 2. ЗОПредположим, замкнуты левые конга ты коммутатора, В этом случае транзистор 6 подключен к напряжениям , У Допустим, что /, = СОЮЗ, тогда его входной характеристикой будет кривая АВ на фиг, 2. На транзистор 7 в этот момент подается напряжение - У - Мд, и его входная характеристика будет изображена кривой.С при этом, результирующая кривая Х 4 будет существенно нелиней- л ной ввиду неицентичности кривых АВ и СЭ При замыкании правых контактов, как уже было сказано выше на транэистоо 645 подается напряжение - Ч - Ч , иа транзистор 7 - напряжение Ч Ч , тогда входная характеристика транзистора 6 будет изображена кривой С 3 , а транзистора 7 - кривой АВ . Результцрующачу.- ф3 этих характеристик - кривая Х 1 будет симметрична кривой ХЬ, так как получена,из одних и тех же кривых., но имек.- щих противоположную пйирность. При периодической кОммутации контактов напряфщэ жение на выходе делителя будет иметь форму ступенчатого напряжения, Среднее значение этой ступенчатой кривой (кривая МИ ) по форме гораздо ближе к 07 блинейной, чем каждое иа слагаемых (кривые Е Ь и Х 1 ). Среднее значение ступенчатой кривой вьщеляется интегрирующей цепочкой 10 ц подается на неинвертирующий вход операционного усилителя 12, Аналогично усредняются и выход. ные характеристики сопрягаемых транэцсл торов.Таким образом,можно сделать Вывод, что применение коммутатора линеаризует характеристику управляемого делителя,а значит уменьшает погрешность умножения,Формула иэо бретенияМножительное устройство содержащее управляемый линейный элемент на двух полевых транзисторах, истоки которых объединены, лцнеарцзующцй элемент на двух полевых транзисторах, истоки которых обьединены, стоки подключены .к стокам транзисторов управляемого линейного элемента, а затворы соединены с шиной нулевого потенциала, первый и второй поВторцтелц и пеовый и ВторОй инверторы дифференциальный операционный усилитель, Отличающееся тем,что,с целью уменьшения погрешности перемножения устройства, в него введены цве интегрцрующце цеио асц, первач из которых подключена к истокам транзисторов уп- ревляемого линейного элемента и к иеинвертцрующему входу операционногоусилителя, а вторая к истокам транзисторов лппеарпзующего элемента и к инвертирующему Входу дифференциального операционного усилителя, коммутатор с четырьмя парами контактов; сток одного изтранзисторов управляемого линейного элемента подяпочен через первую пару контактов коммутатора к первомуповторителю, сток другого транзистора управляемого линейного элемента подключенчерез вторую пару контактов коммутатора к первому инвертору затвор оцного иатранзисторов управляемого линейноГо элемента подключен через третью пару контактов коммутатора к второму повторителю, затвор другого через четвертуо пару контактов коммутатора к второму инвертору,Источники информации,принятые во внц 1 ание при экспертизе1. Авторское свицетельство СССРМ 446071, кл, С 06 С 7 Л 63 19742. Авторское свидетельство СССРМ 458835 кл, Я 06 С 7/163, 1975.3 . Патент СНА М 3562553,кл, 307-.229, опублик. 1972,750507 1 . 3 аз 4651/39 Тираж 751 Подписи ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений иоткрытий 113035, Москва, Ж 35, Раувская наб., д. 4/5Фили ап ППП Патент уе УжГоро дэ уле 11 р оек тн ая 9 Составитель Т. Сапунова едактор Е. Гончар Техред Э, фечо Корректор Г. Назарова Зак