Аналоговое множительное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, К,з С 06 6 7/163 Государственный коинтет СССР по делаю изобретений и открытий(72) Авторы изобретения аяви АЛОГОВОЕ МНОУ(ИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 0 Изобретение относится к аналого. вой вычислительной технике и может бытЬ использовано в узлах формирования и преобразования сигналов, входящих в состав систем регулирования скорости электроприводов переменного и постоянного тока.Известны множительные устройства, в которых для перемножения аналоговых сигналов используются полевые транзисторы, включенные на входе или в обвяэке суммирующего операционного усилителя. Одним иэ перемножаемых сигналов осуществляется управление полевым транзистором, другой сигнал создает ток во входной цепи операционного усилителя 1).Это множительное устройство не обеспечивает достаточную точность перемножения сигналов так как зави 1симость сопротивления канала проводимости полевого транзистора от управляющего сигнала нелинейна, а предлагаемые в устройствах коррекции недостаточно эффективны.Наиболее близким к предложенному является множительное устройство, содержащее источники первого и второго сомножителей, делитель напряжений, операционный усилитель с регу ЗО лируемым коэффициентом усиления, выход которого является выходом устройства, два управляемых резистора, выполненные на полевых транзисторах, первые выводы управляемых резисторов объединены и подключены ко входу операционного усилителя, вторые выводы управляемых резисторов объединены и подключены ко входу делителя напряжений и к источнику первого сомножителя, управляющий вход первого управляемого резистора подключен к выходу делителя напряжений, а управляющий вход второго управляемого резистора подключен к выходу источника второго сомножителя 2).В данном множительном устройстве коррекция осуществляется за счет пропускания одного иэ перемножаемых сигналов на вход операционного усилителя по двум каналам - основному и корректирующему (каналы проводимости полевых транзисторов). Этим же сигналом пропущенным через дели" тель, управляется транзистор корректирующего канала. Вторым из перемножаемых сигналов осуществляется управление транзистором основного канала.Если бы зависимость сопротивления канала проводимости полевого тран 860087эистора от величины сигнала управления была гиперболической, через транзистор основного канала поступал бы ток, пропорциональный по величине произведению выходных сигналов. Реальная зависимость отличается от гиперболической. Поэтому используется цепь коррекции.Недостатками этого множительного устройства является то, что в схеме не учтено влияние на характеристику порога отпирания полевых транзисторов, корректирующая добавка не учиты. вает величины сигнала управления транзистором основного канала. В результате коррекция не устраняет погрешности в выходном сигнале умно- жителя.Кроме того, такое множительное устройство не позволяет перемножать сигналы с меняющейся полярностью, так как при изменении полярности сиг 2 О налов на затворах транзисторов транзисторы закрываются.Цель изобретения - повышение точности работы при высоком быстродействии, 25Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое множительное устройство, содержащее источники первого и второго, сомножителей, операционный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого является выходом устройства,и два управляемых резистора, первые выводы первого и второго управляемых резисторов объединены и подключены ко входу операционного усилителя введены первый и второй.инверторы, третий и четвертый управляемые резисторы, шесть токоэадающих резисторов, две корректирующие цепочки и источник напряжения смещения, первые выводы 4 О третьего и четвертого управляемых резисторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала, вторые выводы первого и третьего управляющих резисторов объединены и через 41 первый токозадающий резистор подключены ; источнику первого сомножителя, управляющие входы первого и четвертого управляемых резисторов объединены и подключены ко входу первой 5 р корректирующей цепочки, через второй токозадающий резистор - к источнику второгб сомножителя и через третий токозадающий резистор - к источнику напряжения смещения, вторые выводы второго и четвертого управляемых резистс 1 ров объединены и через последовательно соединенные четвертый токо- задающий резистор и первый инвертор подключены к источнику первого сомножителя, управляющие входы второго и 66 третьего управляемых резисторов объединены и подключены ко входу второй корректирующей цепочки, а через последовательно соединенные пятый токозадающий резистор и второй ин вертор подключены к источнику второ го сомножителя, через шестой токоэадающий резистор подключены к источнику напряжения смещения, выходы первой и второй корректирующих цепочекподключены к источнику напряжениясмещения,Кроме того, каждая корректирующаяцепочка содержит корректирующий резистор, оцин вывод которого являетсявходом корректирующей цепочки, корректирующий диод, анод которого подключен к другому выводу корректирующего резистора, и потенциометр,движок которого подключен к катодукорректирующего диода, первый и второй выводы потенциометра подключенык источнику напряжения смещения.Функциональная схема аналоговогомножительного устройства приведенана чертеже.Аналоговое множительное устройство содержит источники первого 1 ивторого 2 сомножителей, операционный усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усиления, резистор 4 обратной связи операционного усилителя первый - четвертый управляемые резисторы, выполненные на полевых транзисторах 5 - 8 соответственно, первый и второй инверторы 9 и 10, первый - шестой токоэадающие резисторы 11 - 16 соответственно, первую корректирующую цепочку 17, содержащую корректирующий резистор 18, корректирующий диод 19 и потенциометр 20, вторую корректирующую цепочку 21, содержащую корректирующий резистор 22, корректирующий диод 23 и потенциометр 24, источник 25 напряжения смещения.Аналоговое множительное устройство работает следующим. образом.Устройство имеет два симметричных канала, по которым один из входных сигналов подается на вход операционного усилителя, Другим входным сигналом осуществляется управление параметрами каналов. При суммировании сигналов на входе операционного усилителя выделяется составляющая, пропорциональная произведению входных сигналов.Устройством перемножаются два потенциальных входных сигнала И 1 и И 2. Выходной сигнал устройства также потенциальный:Ц вы х ол 2 фгде К - постоянная величина.Наличием двух каналов обеспечивается воэможность качественного перемножения двухполярных сигналов.Использованные в устройстве цепочки коррекции, состоящие иэ потенциометра, корректирующего диода и корректирующего резистора, с хорошейстепенью точности приближают к гиперЗПр 4 Смгде 0 " постоянный сигнал смещеЦцуония м+к 2г 1 э / 3 ЭК - коэффициентНа управляющие входы управляемых сопротивлений резисторов 6 и 8 подается сигналЧПР Х= СМ К 1)2 35 Сигнал - И 2 формируется с помощью инвертора 10. 40Известно, что зависимость сопротивления проводящего канала полевого транзистора с изолированным затвором от величины сигнала управления близка к гиперболической45 йАканала Ц-О где А - постоянная величина, соответствующая параметрамполевого транзистора;Б - потенциал порога отпиранияполевого транзистора.При управлении управляемыми резисторами 5 и 8 таким сигналом У пр = 55=+ К.( И 2, в котоРом Бс 7 Б, а КУ У - У сопротивление каналов2 см опроводимости транзисторов 60 Р =Р 8 (фсм .)Оф "1.)2 При управлении управляемыми резисторами 7 и 6 сигналом УЗпр 2=Бсм К 4 И 2 у болической зависимости между сопротивлением цепей на входе операционного усилителя и входным сигналом аналогового множительного устройства, управляющими параметрами данных цепей. 5Входными цепями операционного усилителя являются цепь, состоящая из резистора 11 и управляемых резисторов 5 и 7, и цепь, состоящая из ре.зистора 14 и управляемых резисторов 6 и 8. Все управляемые сопротивления выполнены на полевых транзисторах с изолированным затвором.Во входной цепи суммирующего операционного усилителя, состоящей из резисторов 11, 5 и 7, ток создается входным сигналом И 1. Во входной цепи суммирующего операционного усилителя, состоящей из резисторов 14, 6 и 8, ток создается сигналом - И 1, полученным инвертированием сигнала 20 И 1 инвертором 9.На управляющие входы управляемых резисторов 5 и 8 подается сигналсопротивление каналов проводимости транзисторовР-РАь Шсм )о) Ю На вход операционного усилителя поступает ток 1, через управляемый резистор 5 и ток 1 через управляемый резистор 6.Каждый из двух входных токов име" ет составляющую, пропорциональную произведению И 1 И 2, и составляющую, пропорциональную только И 1.Суммарный входной ток усилителя 2 НО г- М(О,Оо)ВЫХ 7, 4Ю 4 КОО О выл 21 ЦЯ - (.) о)А гкк Так как 2)см а)+Аявляется по 1 Ы Клю,стоянной величиной - Соив 1 =К,2" йсм-о)сА то выходной сигнал устройства умножения выХ 02 Чтобы реальная зависимость между величиной сопротивления канала прова. димости полевого транзистора и величиной сигнала управления не отличалась от гиперболической, в устрЬйстве осуществляется ограничение разности потенциалов на электродах полевых транзисторов и используются цепи коррекции.Ограничение разности потенциалов на электродах транзисторов достигается включением резисторов 11 и 14 последовательно с каналами проводимости полевых транзисторов и реэисторных делителей (11-13, 14-16) в цепях управления полевых транзисторов. Такое ограничение необходимо, поскольку зависимость между сопротивлениями полевых транзисторов и сигна" лом управления близка к гиперболической только в узком диапазоне сигналов управления (У +ЬЩ и при близких к нулю значениях разности потен" циалов между стоком и истоком. Даже при ограничении разностей потенциалов на электродах полевого транзистора его реальная характеристика тако" ва, что при больших отклонениях от рабочей точки (1) ) выходной сигнал усилителя 3 практйчески получаетаМ несколько большим, чем произведение И 1 И 2. Для ликвидации этого несоот" Составляющие токов, пропорциональные только И 1, взаимно компенсируются.Выходной сигнал усилителяветствня и используются цепи коррекции (потенциометры 20 и 24, корректирующие диоды 19 и 23, корректирующие резисторы 18 и 22), которые так воздействуют на величину сопротивлений полевых транзисторов, что выходной сигнал устройства снижается.Изобретение обеспечивает качественное перемножение двух аналоговых знакопеременных сигналов при высоком быстродействии. Формула изобретения 20 1. Аналоговое множительное устройство, содержащее источники первого и второго сомножителей, операционный усилитель с регулируемым коэФФициентом усиления, выход которого является выходом устройства, и два управляемых резистора, первыевыводы первого и второго управляемых резисторов объединены и подключены ко входу операционного усилителя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы при высоком быстродействии, в устройство введены первый и второй инверторы, третий и четвертый управляемые резисторы, шесть токозадающих резисторов, две корректирующие цепочки и источник напряжения смещения, первые выводы третьего и четвертого управляемых резисторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала, вторые выводы первого и третьего управляющих резисторов объединены и через первый токоэадающий резистор подключены к источнику первого сомножителя, управляющие входы первого и четвертого управляемых резисторов оединены и подключены ко входу 40 первой корректирующей цепочк:, черезвторой токозадающий резистор - к источнику второго сомножителя н черезтретий токозадающий резистор - к источнику напряжения смещения, вторыевыводы второго и четвертого управляемых резисторов объединены и черезпоследовательно соединенные четвертый токозадающий резистор н первыйинвертор подключены к источнику первого сомножителя, управляющие входывторого и третьего управляемых резисторов объединены и подключены ковходу второй корректирующей цепочки,а через последовательно соединенныепятый токозадающий резистор и второйинвертор подключены к источнику второго сомножителя, через шестой токозадающий резистор подключены к источнику напряжения смещения, выходыпервой и второй корректирующих цепочек подключены к источнику напряжения смещения,2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждая корректирующая цепочка содержит корректирующий резистор, один вывод которого является входом корректирующейцепочки, корректирующий диод, анодкоторого подключен к другому выводу корректирующего резистора, и потенциометр, движок которого подключен к катоду корректирующего диода,первый и второй выводы потенциометраподключены к источнику напряжениясмещения.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертиэе1. Авторское свидетельство СССРР 432526, кл. 0 06 0 7/16, 1972.2. Авторское свидетельство СССРР 430384, кл, С Об 6 7/163, 1973