Аналоговый умножитель

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик(51) М. Кп. с присоединением заявки йо 6 06 6 7/16 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытийДата опубликования описания 07,.02.83(72) Авторы изобретения В. Н. Лапенко, И.К. Герасин и В. А. Соловьев Московский институт электронной техники ,(71) Заявитель(54) АНАЛОГОВЫЙ УМНОЖИТЕЛЬ Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Известен аналоговый умножитель,. который содержит дифференциальный усилитель и операционные усилите-.:. ли 1.Недостаток этого умножителя - малая точность в широком динамическом диапазоне входных сигналов,Наиболее близким к предлагаемому является аналоговый. Умножитель, содержащий .усилитель, логарифмирующие и антилогарифмирующие диоды, сумматор 2 .Недостатком известного аналогового умножителя является малая точность перемножения, вызванная влиянием некомпенсироаанных температурных потенциалов логарифмирующих ди одов.Цель изобретения - повышение точности перемножения.Укаэанная цель достигается тем, что в аналоговый умножитель, содержащий первый, второй и третий усилители, первый и второй логарифмируощие диоды, антилогарифмирующий дйод, сумматор, первые электроды первого и второго логарифмнрующих диодов соединены с входами первого и второго усилителей соответственно, выходы которых подключены к входам сумчатора, выход последнего через антилогарифмирующий диод соединен с входом третьего усилителя, выход которого является выходом аналогового умножителя, введены первый, вто- рой и третий модуляторы, первый и второй аттенюаторы, первый и второй интеграторы, первый и второй фазочувствительные выпрямители, дополнительный усилитель, генератор опорного напряжения и блок вычитания, причем входы первого и второго моду ляторов являются соответственно первым и вторым входами аналогового ум" ножителя, выходы первого и второго модуляторов подключены к входам первого и второго усилителей соответственно, выход первого усилителя через первый аттенюатор соединен с вторым злектродом первого логарифмирующего диода, выход второго усилителя через второй аттенюатор соединен с вторым электродом второго логарифмирующего диода, выход третьего усилителя через последовательно соединенные дополниЗ 0 тельный усилитель, первый фазочувст 995099вительный выпрямитель и первый интег-ратор подключен к управляющему входупервого аттенюатора, выходы первогои второго усилителей соединены с входами блока вычитания, выход которогочерез последовательно соединенныевторой Фазочунствительный выпрямитель и второй интегратор подключенк управляющему входу второго аттенюатора, выход третьего усилителя соединен с входом третьего модулятора, 1выход которого подключен к входутретьего усилителя, выход генератораопорного напряжения соединен с управляющими входами первого, второгои третьего модуляторов и первого ивторого фазочувствительных выпрями- .телей.На чертеже представлена функциональная схема аналоговго умножителя,.Устройство включает первый, второй и третий модуляторы 1 - 3, первый, второй и третий усилителя 4 - б,дополнительный усилитель 7, первыйи второй логарифмирующие диоды 8 и 9,антилогарифмирующий диод.10, первый и второй аттенюаторы 11 и 12, 25первый и второй интеграторы 13 и 14,блок 15 вычитания, сумматор 16,первый и второй .Фазочунстнительныевыпрямители 17 и 18, генератор 19опорного напряжения, первый и вто- ЗОрой входы 20 и 21 и выход 22 аналогового умножителя.Аналоговый умножитель работаетследующим образом.На входы первого и второго модуляторов 1 и 2 подаются перемножаемыенапряжения. На управляющие входыэтих модуляторов от генератора 19опорного напряжения подается напря"женив в виде меандра. Это напряжение щоизменяет крутизну преобразонанияпервого и второго модуляторов 1 и.2,так, что она принимает дна значения.В результате, на выходах первого ивторого модуляторов 1 и 2 формируются пульсирующие токи с частотойопорного напряжения, пропорциональныевеличинам соответствующих перемножаеьаи напряжений и крутизнам модуляторов. На выходах первого и второгоусилителей 4 и 5 формируются напряжения, принимающие дна значенияв такт с опорным напряжениемКТ 05ц: -- Во; 11)% 3 о1КТ5- ЬгЭокт овО = -- 0 д = -г 1 К Ч, о1 КТ 2 иа 5 гц До г (4)гг к я, 30 где О,Б - напряжения на первом ивтором входах 20 и 21;напряжения на выходепервого усилителя 4 соответственно н первыйи второй такты (полупе- .риоды) опорного напряжения,021,0 - напряжения на выходевторого усилителя 5еоответетненно в первыйи второй такты полупериоды ) опорного напряжения;К - постоянная Больцмана;заряд электронаТ, Т - температуры переходонпервого и второго логарифмирующих диодов 8 и 9.соответственно;Э - ток насыщения диода;К 1, К-, коэффициенты передачипервого и второго аттенюаторон 11 и 12 соответственно;8, 8 - значения крутизны преобразования перного ивторого модуляторов 1и 2 соответственно впервом и втором тактахопорного напряжения.Эти напряжения подаются на блок15 вычитания на выходе которогоформируется напряжение, пропорциональное логарифму отношения напряжений на первом и втором входах 20 и21, которое имеет приращение в виде .переменной составляющей с частотойопорного напряжения, Эта переменнаясоставляющая выделяется вторым Фазочувствительным выпрямителем 18 и через второй интегратор 14 изменяеткоэффициент передачи второго аттенюатора 12 так, что переменная составляющая на выходе блока 15 вычитанияуменьшается. Процесс регулированияпроисходит до твх пор, пока переменная составляющая на выходе блока 15вычитания нв примет нулевое значение,В установившемся режиме переменнаясоставляющая на выходе первого усили"теля 4, определяемая разностью междувыражениями (1) и 12),о: -- Ь (Ц11 12 Кс 3и переменная состанляющая на выходевторого усилителя 5, определяемаяразностью между выражениями (3) и14),КТг0 -О = -- 0 п 6)гь гг- К е,. 5,должны быть равны. Приравняв 5 ) иЭто является условием, прн котором переменная составляющая на выходе блока 15 вычитания равна нулю. Подставив ( 7 ) в (3 ) и (,4 ), получимЮ1Кт 0252О: - " - " В - (9)3,1 ООтскда следует, что величина на.пряжения на выходе второго усилителя 5 пропорциональна температуре первого логарифмирующего .диода 8 и коэффициенту передачи первого аттенюатора 11, т.е. -температурные потенциалы первого и второго логарифмирующих диодов 8 и 9 становятся . равными.Одновременно на выходе сумматора 16 формируется напряжение, пропор.циональное логарифму произведения напряжений на первом и. втором входах 20 и 21, которое н такт с опорным напряжением принимает два значения . 25Кт, ОО 25Ц:О .О: - , Ю . (1 а)б 11 21 ксКтО 0252о:о о: -- "Ь - е .1 Чф 2 12 22 " 3 о 36Таким образом, выходное напряжение сумматора 16 имеет приращение в ниде меандраЯ ЬО дО -О = -- Ь -(12) .,35а са 2 к 2Это напряжение вызывает пульсирующий ток через антилогарифмирующкй диод 10. Третий усилитель б и третий модулятор 3 совместно выполняют 4 О функцию преобразователя ток - напряжение с переменной крутизной, определяемой частотой опорного напряжения. В результате, на выходе третьего усилителя 3 формируется. напряжение, про порциональное произведению напряжений на первом и втором входах 20 и 21, имеющее переменную составляющую в виде меандра. Эта составляющаяусы ливается дополнительным усилителем 50 , 7 и выпрямляется первым фаэочувствительным выпрямителем 17. Выходное напряжение первого интегратора 13 регулирует коэффициент передачи первого аттенюатора 11 так, что переменная 55 составляющая в выходном напряжении третьего усилителя б уменьшаетсяРегулировка коэффициента передачи происходит до тех пор, пока пере- бО менная составляющая не станет равной нулю. С учетом того, что крутизна третьего модулятора 3 изменяется синфазно,с крутизной первого и второго модуляторов 1 и 2, входное напря жение антилогарифмирующего диода 10 принимает два значенияКТ О 53 С экю. (з)Вх= ), " 3 фгдеО , - нанрнжение на ннхедетретьего усилителя 6 (навыходе 22 );ТЗ - температура перехода антилогарифмирующего диода 10;8 ,Ва- значение крутизны третьегомодулятора 3 в соответствии с тактами опорного напряжения.Переменная составлякщая на антилогарифмирующем диоде 10 равнаКт, 5 зьО = О -.О = - В - . (1 ЦВХ= ВхВХ 2-В установившемся режиме вехичина переменной составляющей на выходе сумматора 16 должна быть равна переменной составляющей на антилогарифмиру-. ющем диоде 10. Тогда, выбрав8 = ВЬИЯг:8 . РЦ и приравняв (12) и(15), получимк = -(48)1- т,С учетом (18) выражения (10) и (11) можно записать следующим обра(зом:КТз 0102 512О = - О (й 9)30кт 01 Ог 52О, = вЕ 1 г 2 , (Яо):62 с)т.е. происходит выравниванйе температурных потенциалов,Приравняв (,13 ) и (19) кли (14 ) и,(20 ), получимОдын- ПО 2(21)Таким образом, в предлагаемом аналоговом умножителе различив ,в температурах первого и второго логарифмирующих диодов 8 и 9 и антилогарифмирукщего диода 10 и их дрейф не влияют на выполнение операции перемножейия двух напряжений. Следовательно,предлагаемай аналоговый умножктельобладает более высокой точностьюперемножения.формула изобретенияАналоговый умножктель, содержащийпервый, второй и третий усилители,первый и второй логарифьврующке диоды, антилогарифмирующий диод, сумматор, .первые электроды первого ивторого логарифмирующих диодов соединены с входамк первого к второгоусилителей соответственно, выходыкоторых подключены к входам сумматора, ныход последнего через антилога, ВНИИПИ Заказ 646/34 Тираж 704 Подписно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул,Проектна.Рифмирующий диод соединен с входом третьего усилителя, выход которого является выходом аналогового умножи теля,.о.т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыаения точности перемножения, в него введены первый, второй и третий модуляторы, первый н второй аттенюаторы, первый и второй интеграторы, первый и второй фазочувствительные выпрямители, дополнительный усилитель, генератор опорного 1 О напряжения и блок вычитания, причем входы первого и второго модуляторов являются соответственно первым и вторым входами аналогового умножителя, выходы первого и второго модуляторов 15 подключены к входам первого и второго усилителей соответственно, выход первого усилителя через первый аттенюатор соединен с вторым электродом первого логарифмирующего диода, выход второго усилителя через второй аттенюатор соединен с вторым электродом второго логарифмирующего диода, выход третьего усилителя через последовательно соединенные дополнитель ный усилитель, первый фазочувствительный выпрямитель и первый интег-ратор подключен к управляющему входупервого аттенюатора, выходы первогои второго усилителей соединены свходами блока вычитания, выход которого через последовательно соединенныв второй фазочувствительный выпрямитель и второй интегратор подключенк управляющему входу второго аттенюатора, выход третьего усилителя соединен с входом третьего модулятора,выход которого подключен к входутретьего усилителя, выход генератораопорного напряжения соединен с управляющими входами первого, второго итретьего модуляторов и первого и второго фазочувствительных выпрямителей. Источники информации принятые во внимание при экспертизе.1. Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д. Шейнголда. М "Мир", 1977, с. 234-235, фиг. 3.2.10.2. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М., "Советское радио", 1979, с. 178-182, рис.4,20 а прототип).