Аналоговое делительное устройство

Союз Советск мкСоцмалмстмчасиикРесттубпии ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 898446(22) Заявлено 10.01. 80 (21) 2872345/18-2 с присоединением заявки М 51)М. Кл. 6 06 РкударотюныН комктв СССР по делам изобретекк 11 к открытки(72) Авторы изобретен Васильков и И.В. тоно инградский электротехнический инс им. профессора М,А.Бонч-Бруевич Заявнтел(54) АНАЛОГОВОЕ ДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО кий диапазон вход малый динами ного сигнала. Наиболее близ по технической сналоговы редсивах м к предлагаемомуности является и быть использован кса сиройси иа деле входф РУ оое насиисто ключенвляемому резис жения делимого вому упр ник напрк неинвер. диффереиирующий шине нуле орогоинверлючен к од которого под выход вого потенциал Изобретение относится к аналоовой вычислительной технике и мовычислительных машинах, ссвязи, измерительных компли других радиоэлектронныхвах для вычисления резульния мгновенных значений дных напряжений. Известно аналоговое делииельн устройство, основанное на принци пе управления коэФФициентом передачи чеиырехполюсника (усилииеля, аииенюаиора) с помощью полевых иранзисиоров в качестве управляемых резисиоров. В этом устройстве используеися иои Факи, чио сопротивление канала полевого транзистора имеет обратно-пропорциональную ,зависимосиь от напряжения на затворе 111Поскольку диапазон изменения сопротивления канала мал (3-5 раз), ио делииельное устройство имеет аналоговое делииельное усироиссодержащее два управляемых регра, выполненных на полевых ираторах, источники напряжений смния, делимого и делителя, ири дференциальных усилителя, инвер10ющий вход первого дифференциалго усилителя соединен с исиочнинапряжения делителя и исиочникопряжения смещения, неинвертируннцвход первого дифференциальногот 5лииеля подключен к шине нулевогпотенциала, выход первого диффециального усилителя подключен к иирункцему входу внциального усилииел898446 к неинвертирующему входу третьегодифференциального усилителя, инвертирующий вход третьего дифференциального усилителя через второй управляемый регулятор подключен к шине нулевого потенциала и через делитель напряжения - к источникунапряжения делимого выход третьего дифференциального .усилителя через согласующий резистор подключенк неинвертирующему входу второгодифференциального усилителя 1 2 ,Недостатком этого устройства яв"ляется большая дополнительная погрешность от изменения напряжения смещения Для уменьшения этой дополнительной погрешности приходится предь"являть высокие требования к стабильности источника смещения, что значительно усложняет его. Кроме того,температурная компенсация, обеспечи"ваемая дополнительным полевым транзистором, - неполная, так как онработает при нулевом смещении вотличие от основного полевого транзистора. И, наконец, положительнаяобратная связь, обеспечивающая боль.шой динамический диапазон делителького устройства, осуществляется через дополнительный операционныйусилитель, в котором производитсясуммирование напряжения делимого скапрякением обратной связи. Наличиеэтого усилителя в петле обратнойсвязи вносит дополнительные фазовыесдвиги и изменения амплитудно-частотной характеристики и, следовательно, снижает максимальную рабочую частоту делительного устройства и его точность,Цель изобретения - повышение точности делительного устройства. Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое делительное устройство, содержащее первый сумматор, первый и второй управляемые резисторы, выполненные на полевых транзисторах дифференциальный усилитель, первый и второй масштабные резисторы, резистор отрицательной обратной связи, источник напряжения смещения, источник напряжения делимого и источник налряжения делителя, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя и через первый масштабЭ 16 1 36 3 36 3 4 Ц 43 фный резистор - к выходу источника напряжения делимого, третий вход первого сумматора подключен к выходу источника напряжения смещения, выход первого сумматора подключен к управляющему входу первого управляемого резистора, инвертирующий вход дифференциального усилителя через второй масштабный резистор подключен к шине нулевого потенциала и через резистор отрицательной обратной связи - к выходу дифференциального усилителя, неинвертирующий и инвертирующий входы дифференциального усилителя через первый и второй управляемые резисторы соответственно подключены к шине нулевого потенциала, выход дифференциального усилителя является выходом устройства, введены второй сумматор и резистор положительной обратной связи, включенный между неинвертирующим входом и выходом дифференциального усилителя, первый вход второго сумматора подключен к выходу источника напряжения смещения, второй вход второго сумматора подключен к инвертирующему входу диФФеренциального усилителя, а третий вход - подключен к шине нулевого потенциала, выход второго сумматора подключен к управляющему входу второго управляемого резистора.На чертеже приведена функциональная схема аналогового делителького устройства.Делительное устройство содержит первый управляемый резистор на полевом транзисторе 1, второй управляемый резистор на полевом транзисторе 2, первый масштабный резистор 3, второк масштабный резистор 4, резистор отрицательной обратной связи 5, резистор положительной обратной связи б, дифференциапьный усилитель 7, источник напряжения делимого 8, источник напряжения делителя 9, первый сумматор 10, второй сумматор 11, источник напряжения смещения 12. Введение дополнительного сумматора приводит к тому, что первый управляемый резистор, выполненный на полевом транзисторе 2, помимо термокомпенсирующих свойств приобретает свойства компенсации влияния изменения напряжения источника смещения, Кроме того, поскольку величины смещения на затворах обоих поле 89844вых транзисторов становятся при введении дополнительного сумматора одинаковыми, то компенсация температурных изменений сопротивления канала второго полевого транзистора 5 с помощью соответствующего температурного изменения сопротивления канала первого полевого транзистора становится полной. Обеспечение положительной обратной связи без допол- О нительного операционного усилителя повышает точность работы и расширяет частотный диапазон делительного устройства из-за уменьшения неравномерности амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик в канале обратной связи. 6 6источником 9 напряжения делителя, а третий вход сумматора 10 - с шиной нулевого потенциала. Все ис" точники несимметричные, т,е. вторые зажимы их соединены с шиной нулевого потенциала. Все напряжения в схеме отсчитываются относительно шины нулевого потенциала.Аналоговое делительное устройство работает следующим образом.Поскольку все элементы делитель- ного устройства используются в линейном режиме, то число входных переменных можно сократить, если описывать работу делительного устройства его коэффициентом передачиВ качестве управляемых резисторов могут быть использованы транзисторы не только с р-каналом, но также и с п-каналом, а также любые транзисторы типа МДП. В делительном устройстве резисторы 3 и 4, 5 и 6 попарно равны. Сток транзистора 1 соединен с инвертирующим входом, а сток транзистора 2 - с неинвертирующим входом усилителя 7. Истоки обоих транзисторов соединены с шиной нулевого потенциала. Неинвертирующии вход опЕ- рационного усилителя 7 соединен через резистор 3 с источником 8 напряжения (О ) делимого, а инвертирующий вход усилителя 7 через резистор 4 соединен с шиной нулевого потенциала. Инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя 7 соединены через резисторы 5 и 6 соответственно с выходом усилителя 7. Выход усилителя 7 является выходом делительного устройства. Напряжение ОХ снимается с источника 9Хнапряжения делителя. Полевые транзисторы 1 и 2 используются в режиме управляемых резисторов, когда проводимость канала (сток-исток) представляет собой функцию управляющего напряжения затвор-исток. Параметры транзисторов 1 и 2 одинаковы, Затворы транзисторов 1 и 2 сое 30 динены с выходами сумматоров 10 и 11, которые формируют управляющие напряжения транзисторов 1 и 2. Первый вход сумматора 11 и третий вход сумматора 10 соединены с источни 5 ком 2 напряжения смещения. Вторые входы сумматоров 10 и 11 соединеныУ со стоками транзисторов 1 и 2. Первый вход сумматора 10 соединен с где- масштабный коэффициент,имеющий размерность (вольт);О - выходное напряжение делителя,Видим, что, во-первых, коэффициентпередачи является функцией одногонапряжения ОХ следовательно, цепь -параметрическая и, во-вторых, обратный коэффициент передачи К: 1/К дол 1 ьжен быть прямопропорционален напряжению делителя Ох, т.е.л ,- .Хф 2Покажем, что описываемая схема удовлетворяет соотношениюи, следовательно, выполняет функции делитель"ного устройства. Предварительно выпишем соотношения, описывающие рабо.ту сумматоров и полевых транзисторов. Сумматор 11 формирует напряжение (Озатвор-исток транзистора1, равноези1где 1,М,1 - коэффициенты передачсумматора 11 с соотФ Фветствуницего входана выход,Е - напряжение источнисмка 12 смещения,О - напряжение сток-истокСИтранзистора 1.Аналогично сумматор 10 формируетн апряжение (О ) затвор-исток транИзистора 2, равноеЬИ 4 см си Ъ Х фФормула изобретения 0 Аналоговое делительное устройство, содержащее первый сумматор первый и второй управляемый резисторы, выполненные на полевых транзисторах, дифференциальный усилитель 15 первый и второй масштабные резисторы, резистор отрицательной обрат" ной связи, источник напряжения смещения, источник напряжения делимого и источник напряжения делите ля, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к неиивертирующему входу дифференциального усилителя и через первый ЗЭ масштабный резистор - к выходуисточщка напряжения делимого, третий вход первого сумматора подключен к выходу источника напряжения смещения, выход первого сумматора М подключен к управляющему входу - первого управляемого резистора, инвертирующий вход дифференциального усилителя через второй масштабаказ 11 раж 73 Подпис"Патент город, ул. Проектная 9 89844 сия операционных усилителей. Указанные преимущества достигнуты без увеМчения сложности делительногоустройства, в обоих случаях использутся 3 операционных усилителя и два полевых транзистора. 6 10ный резистор подключен к шине нулевого потенциала и через резисторотрицательной обратной связи - квыходу дифференциального усилителя,неинвертирующий и инвертирующийвходы дифференциального усилителячерез первый и второй управляемыерезисторы соответственно подключенык шине нулевого потенциала, выходдифференциального усилителя является выходом устройства, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности, в устройствовведены второй сумматор и резисторположительной обратной связи, включенный между неинвертирующим входоми выходом дифференциального усилителя, первый вход второго сумматора подключен к выходу источниканапряжения смещения, второй входвторого сумматора подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, а третий вход - подключен к шине нулевого потенциала,выход второго сумматора подключенк управляющему входу второго управляемого резистора.1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СБ 1 А У 3317179,кл. 235-19 б, опублик. 1973.2. Авторское свидетельство СССРВ 519695, кл. 6 06 6 7/16, 1974