Множительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК,09) (11) зс 5 С 06 С 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) В,В.Алексеев и В.А.Дартау (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г.В.Плеханова (53) 681.335(088,8)(56) 1. Патент Великобритании Иф 1440093, кл . С 4 С, опублик, 1976.2. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре, М., "Советское радио", 1979, с. 178-182, рис. 4.21,б (прототип).(54) (57) МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является первым входом устройства, между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход первого операционного усилителя через третий масштабный резистор соединен с шиной нулевого, потенциала, выход первого операционного усилителя подключен к первому выводу четвертого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом пятого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, первый и второй усилитель ные транзисторы, эмиттеры которых подключены к второму выводу четвертого масштабного резистора, коллекторы первого и второго усилительных транзисторов через соответствующие первый и второй резисторы нагрузки соединены с первым выходом источника напряжения, второй операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого включен шестой масштабный резистор, первый вывод седьмого масштабного резистора нодключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, выход которого является выходом устройства, источник напряжений смещения, к высот дам которого подключены первый и второй выводы бапансировочного потенциометра, к первому выходу источника напряжений смещения подключен первыйвывод токоэадающего резистора, пер-ф вый и второй резисторы смещения, первый и второй токоограничительные резисторы, коллекторы первого н второго усилительных транзисторов д подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам второго операционного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности перемножения гармонических сигналов и повышения точности работы, в него введены третий и четвертый усилительные транзисторы, третий операционный усилитель, третий и четвертый резисторы нагрузки, третий резистор смепения, восьмой, девятый и десятый масштабные резисторы, терморезистор и блок коррекции, выполненный в виде последовательно соединенных выпря" мительного диода.и токоограничитель ного резистора, причем база первого усилительного транзистора соединена с первыми выводами первого резистора19037 11 смещения и первого токоограничительного резистора, база второго усилительного транзистора соединена с первыми выводами второго резистора смещения и второго токоограничительного резистора и с базой четвертого усилительного транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом токо- задающего резистора и с эмиттером третьего усилительного транзистора, база которого подключена к первому выводу третьего резистора смещения, второй вывод которого соединен с вторыми выводами. первого и второго резисторов смещения и с шиной нулевого потенциала, второй вывод первого токоограничительного резистора подключен к среднему выводу балансировочного потенциометра, второй вывод второго токоограничительного резистора соединен с первым выводом терморезистора, второй вывод которого являетсяс вторым входом устройства, коллекторы третьего и четвертого усилительных транзисторов через соответствующиегретий и четвертый резисторы нагрузки подключены к первому выходу источника напряжения, второй выход которого через восьмой масштабный резисторсоединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, междуянвертирующим входом и выходом третьего операционного усилителя включен девятый масштабный резистор, второй вывод седьмого масштабного резисторасоединен с выходом третьего операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через десятый масштабный резистор подключен к шине нулевого потенциала, коллекторы третьего ичетвертого усилительных транзисторовеоединены соответственно с инвертиру 3 ощим и неинвертирукицим входами третьего операционного усилителя, первый ивторой выводы блока коррекции соединены соответственно с первым и вторым выводами первого масштабного резистора.Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствами может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Известно множительное устройство содержащее дифференциальные пары уси. лительных транзисторов, генераторыстабильных токов 1.Однако данное устройство характери" зуется невысокой точностью работы 10 и невозможностью перемножения пере" менных сигналовНаиболее близким к предложенному является множительное устройство, содержащее первый операционный уси литель, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого масштабного резистора, между инвертирующим входом и выходом первого операционного усилителя включен второй масштабный резистор, к неинвертирующему входу первого операционного усилителя подключен первый вывод третьего масштабного резистора, второй вывод которого соединен с шиной 5 нулевого потенциала, к выходу первого операционного усилителя подклю 1чен первый вывод четвертого масштабного резистора, второй вывод которого через пятый масштабный резистор соединен с неинвертирующим входом, первого операционного усилителя, пер.вый и второй усилительные транзисторы, эмиттеры которых подключены к второму выводу четвертого масштабного резистора, коллекторы первого и второго усилительных транзисторов соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами второго операционного усилителя, а через соответствующие нагрузочные резисторы подключены к источнику напряжения, база второго усилительного транзистора подключена к среднему выводу балансировочного резистора, второй вывод первого масштабного резистора является первым входом, а база первого усилительного транзистора является вторым входом устройства, между инвертирующим входом ивыходом второго операционного усилителя включен шестой масштабный резистор, неинвертирукяций вход второго операционного усилителя через седь11193мой масштабный резистор подключенЙ шине нулевого потенциала, а выходявляется выходом устройства, токоограничительные резисторы и резисторысмещения2 .Однако с помощью известного устройства невозможно перемножить гармонические сигналы, кроме того, устройство характеризуется невысокой точностью работы.Цель изобретения - расширение области применения за счет возможностиперемножения гармонических сигналови повышение точности работы.Поставленная цель достигается тем,что в множительное устройство, содержащее первый операционный усилитель, инвертирующий вход которогосоединен с первым выводом первогомасштабного резистора, второй вывод20которого является первым входом устройства, между инвертирующим входоми выходом первого операционного усилителя включен второй масштабный резистор, неинвертирующий вход первогооперационного усилителя через третиймасштабный резистор соединен с шинойнулевого потенциала, выход первогооперационного усилителя подключен кпервому выводу четвертого масштабного резистора, второй вывод которого30соединен с первым выводом пятого масштабного резистора, второй вывод которого подключен к неинвертирующемувходу первого операционного усилителя, первый и второй усилительные транзисторы, змиттеры которых подключенык второму выводу четвертого масштабного резистора, коллекторы первого ивторого усилительных транзисторов через соответствующие первый и второйрезисторы нагрузки соединены с первым выходом источника напряжения, второй операционный усилитель, междуинвертирующим входом и выходом которого включен шестой масштабный резистор, первый вывод седьмого масштабного резистора подключен к неинвертирующему входу второго операционногоусилителя, выход которого являетсявыходом устройства, источник напряжений смещения, к выходам которогоподключены первый и второй выводыбалансировочного потенциометра,к первому выходу источника напряжений смещения подключен первый вывод 55токозадаюшего резистора, первый ивторой резисторы смещения, первый ивторой токоограничительные резисто 037 4ры, коллекторы первого и второгоусилительных. транзисторов подключеньсоответственно к неинвертирующемуи инвертирующему входам второго операционного усилителя, введены третий.и четвертый усилительные трайзисторы,.третий операционный усилитель, третийи четвертый резисторы нагрузки, третийрезистор смещения, восьмой, девятый идесятый масштабные резисторы, терморезистор и блок коррекции, выполненный ввиде последовательно соединенных выпрямительного диода и токоограничительного резистора, причем база первогоусилительного транзистора соединенас первыми выводами первого резистора смещения и первогофтокоограничительного резистора, база второгоусилительного транзистора соединенас первыми выводами второго резисторасмещения и второго токоограничительного резистора и с базой четвертогоусилительного транзистора, эмиттеркоторого соединен с вторым выводом токозадающего резистора и с эмиттеромтретьего усилительного транзистора,база которого подключена к первомувыводу третьего резистора смещения,второй вывод которого соединен свторыми выводами первого и второгорезисторов смещения и с шиной нулевого потенциала, второй вывод первого токоограничительного резистораподключен к среднему выводу балансировочного потенциометра, второй выводвторого токоограничительного резистора соединен с первым выводом терморезистора, второй вывод которого является вторым входом устройства, коллекторы третьего и четвертого усилительных транзисторов через соответствующие третий и четвертый резисторынагрузки подключены к первому выходуисточника напряжений, второй выходкоторого через восьмой масштабный резистор соединен с инвертирующнм вхо"дом первого операционного усилителя,между инвертирующим входом и выходомтретьего операционного усилителявключен девятый масштабный резистор,второй вывод седьмого масштабногорезистора соединен с выходом третье"го операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через десятый масштабный резистор подключенк шине нулевого потенциала, коллекторы третьего и четвертого усилительных транзисторов соединены соответст-.венно с инвертирующим и неинверти(4) Так как сигнал с выхода третьего операционного усилителя 32 поступает на неинвертирующий вход второго операционного усилителя 3 1, то на его выходе формируется разностной сигнал: где У,0 - напряжение на первом нвтором входах 34 и 35.Влияние гиперболического тангенса в произведении сводится к минимуму подбором величин сопротивлений второго резистора 14 смещения, вто 3 11190 рукщим входами третьего операционно-, го усилителя, первый и второй выводы блока коррекции соединены соответственно с первыми вторым выводами первого масштабного резистора.На чертеже изображена функциональная схема предложенного множительного устройства.Устройство содержит первый, второй, третий, четвертый, пятьп, шес той, седьмой, восьмой, девятый и деся тый масштабные резисторы 1-10, блок11 коррекции, первый операционный усилитель 12, первый, второй и третий резисторы смещения 13-15, источ" ник 16 напряжения, источник 17 напряжений смещения, балансировочный потенциометр 18, терморезистор 19, первый и второй токоограничительные резисторы 20 и 21, токозадающий резистор 22, первый, второй, третий и четвертый усилительные транзисторы 23-26, первый, второй, третий и четвертый резисторы нагрузки 27-30, второй и третий операционные усилители 31 и 32, шину 33 нулевого потенциала, первый и второй входы 34 и 35 и выход 36 устройства, выпрямительный диод 37 и токоограничительный резистор 38,Множительное устройство работает следующим образом.Сигналом, подаваемым на второй вход 35, изменяется внутреннее сопротивление одного из пары первого и второго усилительных транзисторов35 23 и 24. Поэтому ток, поступающий в их эмиттерные цепи от преобразователя напряжение-ток, образованного первым операционным усилителем 12 совместно с первым, вторым, третьим четвертым и пятым масштабными резисторами 1-5, при подаче на первый вход 34 напряжения, перераспределяется между первым и вторым усилительными транзисторами 23 и 24, а возникающий между их коллекторами дифференциапьный сигнал усиливается вторым операционным усилителем 31, Так как коэффициент усиления дифференциального каскада образованного перЭ50 вым и вторым усилительными транзисторами 23 и 24, зависит от величины выходного тока преобразователя напряжение-ток, задаваемого напряжением на первом входе 34, то дифференциальный сигнал оказывается пропорциональЯ ным произведению сигналов на первом и втором входах 34 и 35. Этот сигнал можно запсать в виде: 1 (2+1) ЕЬ-ф+2 СЬ- в , Г 0 х 2 М 1 Э 30 2 2(2)окгде 1 - ток коллектора при отсутЬкствни сигналах - полное приращение тока коллектора. где и, - коэффициент. (1 и 4);Ч - тепловой потенциал;с - коэффициент передачи делителя, образованного вторым резистором смещения 14, вторым токоорганичительным резистором 21 и терморезисто ром 19.Последний член в выражении (1) характеризует "пролезание" сигнала с второго входа 35 на выход 36. Аналогично работает дифференциальный каскад, образованный третьим и четвертым усилительными транзисторами 25 и 26, совместно с третьим операционным усилителем 32, с той лишь .разницей, что ток, поступающий вобщую эмиттерную цепь через токо- задающий резистор 22, постоянен. Диф" ференциальный сигнал, снимаемый с коллекторов третьего и четвертого усилительных тразисторов 25 и 26, определяется выражением: 0 "ех 2 0 "ех 2р = а -- +2 сЬ --Щ зь 2 П 1 2 1- = 1 Н (5) ПВх 2 Эых 1 21119037 днов Корректор В,Бутяг Заказ 6 исноо 98Подпго комитета СССРй и открытийРаушская наб., д. 7455/37 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам изобретени 113035, Москва, Жал ППП"Патент Ужго ул . Проектная, 4 7рого токоограничительного резистора 21 и терморезистора 19.Для компенсации резличия и нелинейности коэффициента передачи множительного устройства при изменении знака сигнала на первом входе 34 используется блок 11 коррекции, содержащий последовательно соединенные СоставительРедактор И. Воловик Техред О. Нец выпрямительный диод 37 и токоограничительный резистор 38./Предложенное множительное устройство позволяет реализовать произведение гармонических сигналов и обладает более высокой точностью работы.