Множительное устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СоветскинСоциалистичвскинРвенубник и 976451(51)М. Кл,С 06 С 7/163Ф вваударетванный квинтет СССР но двлаи нзобретвннй н открытнйВ. В. ПавловГ-- Ростовский ордена Трудового Красного 3 амениЬ г И,.;государственный университетдЕы,(72) Автор изобретения(4) МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике и может бытьиспользовано для реализации операцииумножения двух аналоговых сигналов вшироком динамическом и частотном диапазоне,Известно устройство для умножения,содержащее усилитель и управляемый линейный элемент на полевом транзисторе,исток которого подключен к входу уси-лителя, а сток и затвор соединены систочниками перемножаемых напряжений.В этом устройстве лианеризация управляемого элемента на полевом тран"зисторе достигается подключением вцепь управления второго полевого транэистора, нелинейность которого компенсирует нелинейность управляемого элемента. При этом компенсация тем лучше,чем более идентичны параметры совмест 2 оно включенных транзисторов 11.Недостатком устройства является точто точность перемножения ограниченатрудностями взаимной компенсации не-,2пинейностей характеристик сопрягаемых транзисторов.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является множительное устройство, содержащее управляемый линейный элемент на двух .полевых транзисторах, истоки которых объе. динены и подключены к входу первого фильтра нижних частот, стоки через первую и вторую группы замкнутых контактов коммутатора соединены с первым повторителем и инвертором, а затворы через третью и четвертую группы замкнутых контактов - с вторым повторителем и инвертором, элемент лианеризации на двух полевых транзисторах, истоки которых объединены и подключены к входу второго фильтра нижних частот, стоки соединены со стоками управляемого линейного элемента, а затворы в .с .шиной нулевого потенциала, выход первого фильтра нижних частот подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя, а выход второго3фильтра нижних частот - к инвертирующему входу дифференциального усилителя 121.Недостатком данного устройства является то, цто точность перемножения ограничена неидентицностью характерис" тик сопрягаемых пар транзисторов.Цель изобретения - повышениеточности путем взаимной коммутации сопря"10 гаемых транзисторных пар.Поставленная цель достигается тем, цто в множительное устройство, содержащее ПервЫй и второй инверторы, первый и второй повторители, управляемый 5 линейный элемент на двух полевых тран зисторах, два фильтра низкой частоты, дифференциальный усилитель и коммутатор с четырьмя группами контактов, при чем истоки полевых транзисторов управляемого линейного элемента объединены, истоки полевых транзисторов линеаризующего элемента объединены, стоки первых полевых транзисторов и соответ. ственно стоки вторых полевых транзис торов управляемого линейного элемента и линеаризующего элементы объединены, входы первого повторителя и первого инвертора являются входами первого сомножителя устройства, входы второго повторителя и второго инвертора являются входами второго сомножителя уст" ройства, выход второго повторителя подключен к второму неподвижному контакту первой группы контактов коммутатора и к первому неподвижному кон 35 такту второй группы контактов коммутатора, подвижный контакт второй группы контактов коммутатора подключен к затвору первого полевого транзистора49 управляемого линейного элемента, выход второго инвертора подключен к первому неподвижному контакту третьей группы контактов коммутатора и к второму неподвижному контакту четвертой45 группы контактов коммутатора, подвижный контакт третьей группы контактов коммутатора подключен к затвору второго полевого транзистора управляемого линейного. элемента, выходы Фильтра низкой частоты подключены соответ 50 ственно к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, выход которого является выходом устройства, в коммутатор введены две дополнительные группы контактов, затвор первого полевого транзистора линеаризующего элемента подключен к подвижному контакту первой группы контактов коммутатора, затвор второго полевого транзистора линеаризующего элемента подключен к подвижному контакту четвертой группы контактов коммутатора; первый неподвижный контакт первой группы контактов коммутатора, второй неподвижный контакт второй группы кон. тактов коммутатора, второй неподвижный контакт третьей группы контактов коммутатора и первый неподвижный контакт четвертой группы контактов коммутатора объединены и подклюцены к вине нулевого потенциала, первый неподвижный контакт первой дополнительной группы контактов коммутатора и второй неподвижный контакт второй дополнительной группы контактов коммутатора объединены и подключены к истокам полевых транзисторов управляемого линейного элемента, второй неподвижный контакт первой дополнительной группы контактов коммутатора и первый неподвижный контакт второй дополнительной группы контактов коммутатора объединены и подключены к истокам полевых транзисторов линеариэующего элемента, подвижные контакты первой и второй дополнительных групп контактов коммутатора подключены соответственно к вход 4 м первого и второго фильтров низкой цастоты, выход первого инвертора подключен к стокам первых транзисторов соответственно управляемого линейного элемента и линеаризующего элемента, а стоки вторых полевых транзисторов соответственно управляемого линейного элемента и линеаризующего элемента подключены к выходу первого повторителя.На фиг. 1 изображено множительное устройство; на фиг. 2 - происхождение компенсации нелинейности в данном устройстве.Множительное устройство содержит управляемый линейный элемент 1 на двух полевых транзисторах 2 и 3, истоки которых объединены и подключены через первую дополнительную группу контактов коммутатора 4 к входу первого фильтра 5 нижних частот, а затворы через замкнутые контакты второй и третьей групп контактов коммутатора 4 под" ключены соответственно к выходам второго повторителя 6 и второго инвертора 7 линеаризующий элемент 8 на двух полевых транзисторах 9 и 10, истоки которых объединены и подключены через замкнутые контакты второй дополнительной группы контактов коммутатора 4 к,входу второго фильтра 11 нижних частот, а затворы через замкнутые контакты первой и четвертой групп контактовкоммутатора 4 подключены к шине нулевого потенциала. Выход первого фильт- зра 5 нижних частот подключен к неинвертирующему входу дифференциальногоусилителя 12, а выход второго фильтра 11 нижних частот - к инвертирующему входу диФференциального усилителя 1012. Стоки транзисторов 2 и 9 объединены и подключены к выходу первого инвертора 13, а стоки транзисторов 3 и10 обьединены и подключены к выходупервого повторителя 14. 15Множительное устройство работаетследующим образом,При замыкании левых неподвижныхконтактов коммутатора 4 на затворытранзисторов 2 и 3 подается одно из 20перемножаемых напряжений 0, на затворы транзисторов 9 и 10 - нулевойпотенциал, При.этом истоки транзисторов 2 и 3 подключены к входу первогофильтра 5 нижних частот,а истоки транзисторов 9 и 10 - к входу второго фильтра 11 нижних частот. При замыканииправых неподвижных контактов парытранзисторов 2 и 3 и 9 и 10 меняютсяместами, т, е. транзисторы 9 и 10 выполняют в этом случае функции управляемого линейного элемента, а транзисторы 2 и 3 - элемента линеариэации,Это следует иэ того, что, во-первых,стоки транзисторов 2 и 9 и 3 и 10 со 33единены и подключены соответственно квыходам первого повторителя и первогоинвертора первого из перемножаемых напряжений О, во-вторых, потенциалы назатворах обеих пар принимают попере 40менно значения 0 +точки соединения истоков попеременноподключаются то к входу первого, то квходу второго фильтра нижних частот,Точность перемножения существенно за 43висит от идентичности зависимостейО=Г(01) рабочей и компенсирующей парытранзйсторов.В предлагаемом устройстве происходит компенсация нелинейности управляемого линейного элемента путем вэаим 30ной коммутации управляемого линейногоэлемента и ллнеариэующего элемента.Каким образом происходит эта компенсация видно иэ фиг, 2. Предположим.замкнуты левые контакты коммутатора. ффВ этом случае на затворы транзисторов2 и 3 подается напряжение +О а назатворы транзисторов 9 и 10 - нулевой потенциал. Допустим теперь О 0, в этом случае электроды транзисторов находятся под одинаковыми потенциалами; на стоках +О 1, на затворах - нулевой потенциал. У соверщенно идентичных пар транзисторов напряжения 0 в точке соединения истоков и, следовательно, на входах фильтров нижних частот должны быть одинаковы и одинаков должен быть закон изменения этого напряжения в функции от 01В действительности этого добиться невозможно и кривые О=Г(0) у пар транзисторов отличаются довольно значительно. Так, например, для пары транзисторов 2 и 3 эта зависимость имеет вид изображенный на фиг. 2 кривой АВ, а для пары 9 и 10 - кривой СО. При замыкании правых контактов транзисторные пары как бы меняются местами и напряжение на входе фильтра 5 нижних частот скачком перемещается с кривой АВ на кривую СО. При периодической коммутации напряжение на входе фильтра 5 имеет ступенчатую форму, а на выходе выделяется среднее значение ступенчатого напряжения (кривая К), На входе Фильтра 11 нижних частот выделяется аналогичное ступенчатое напряжение. Бс" ли выбрать частоту коммутации Гк много больше частоты ГО, изменения О, т. е. Гк 77 Г, то среднее значение ступенчатой кривой на выходе фильтра 11 будет меняться в точности по кривой К. 8 этом случае на выходе дифференциального усилителя появляет. ся нулевое напряжение, поскольку вычитаются одинаковые напряжения. Насколько бы не отличались зависимости О=Г(01) у сопрягаемых пар, компенсация их нелинейности осуществляется с погрешностью, определяемой только неидеальностью операционного усилителя. Следовательно, отпадает необходи" мость подбора сопрягаемых пар и не требуется идентичности температурной зависимости напряжения О=Г(О).Коммутация пар позволяет скомпенсировать погрешность, обусловленную нелинейностью сопротивления открытого канала полевых транзисторов и тем самым уменьшить общую погрешность умножения. Формула изобретенияМножительное устройство, содержащее первый и второй инверторы, первый и второй повторители, управляемый .ли 7 9764518нейный элемент на двух полевых тран- такту первой группы контактов коммузисторах, линеаризующий элемент нататора, затвор второго полевого трандвух полевых транзисторах, два фильт- зистора линеаризующего элемента подра низкой частоты, дифференциальный ключен к подвижному контакту четвер- усилитель и коммутатор с четырьмятой группы контактов коммутатора, пергруппами контактов, причем истоки по- вый неподвижный контакт первой груп- левых транзисторов управляемого линей- пы контактов коммутатора, второй не- ного элемента объединены, истоки поле- подвижный контакт второй группы конвых транзисторов линеаризующего эле- тактов коммутатора, второй неподвижмента объединены, стоки первых поле в ный контакт третьей группы контактов вых транзисторов и соответственно сто- коммутатора и первый неподвижный конки вторых полевых транзисторов управ- такт четвертой группы контактов комму ляемого линейного элемента и линеари" татора объединены и подключены к шине зующего элемента объединены, входы нулевого потенциала, первый неподвижпервого повторителя и первого инвер ю ный контакт первой дополнительной тора являются входами первого сомно- группы. контактов коммутатора и второй жителя устройства, входы второго пов" неподвижный контакт второй дополнитеторителя и второго инвертора являются льной группы контактов коммутатора входами второго сомножителя устройст- объединены и подключены к истокам пова, выход второго повторителя подклю. в левых транзисторов управляемого линейчен к второму неподвижному контакту ного элемента, второй неподвижный конпервой группы контактов коммутатора такт первой дополнительной группы кони к первому неподвижному контакту вто- тактов коммутатора и первый неподвижрой группы контактов коммутатора, под- ный.контакт второй дополнительной вижный контакт второй группы контак" 2 з группы контактов коммутатора объедитов коммутатора подключен к затвору нены и подключены к истокам полевых первого полевого транзистора управляе- транзисторов линеаризующего элемента, мого линейного элемента, выход второ- подвижные контакты первой и второй дого инвертора подключен к первому не- полнительных групп контактов коммутаподвижному контакту третьей группы зо тора подключены соответственно к вхоконт ктов коммутатора и к второму не- дам первого и второго фильтров низкой подвижному контакту четвертой группы частоты, выход первого инвертора подконтактов коммутатора, подвижный кон-ключен к стокам первых полевых трантакт третьей группы контактов комму- зисторов соответственно управляемого татора подключен к затвору второго линейного элемента и линеаризующего йолевсго транзистора управляемого ли- элемента, а стоки вторых полевых траннейного элемента, выходы фильтров зисторов соответственно управляемого низкой частоты подключены соответст- линейного элемента и линеаризующего венно к неинвертирующему и инвертиру- элемента подключены к выходу первого ющему входам дифференциального усили- повторителя.теля, выход которого является выходом Источники информации,устройства, о т л и ч а ю щ е е с я принятые во внимание при экспертизе тем, что, с, целью повышения точности, 1, Патент США й 3562553, кл. 307- в коммутатор введены две дополнитель, 1972.ные группы контактов, затвор первого452. Авторское свидетельство СССР