Балансный модулятор

Сфеэ СоветскмкСоцмалмстмческмнреслублмк ИСАНИЕ К АВТ 03 фСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свна-ву- (22) Задвлено 040780 (21) 29531 с нрнсоеанненнем заявки М- (23) Приоритет 18 51)М. Кл. 03 С 1/ 06 С 7/ 9 вударстааивМйф вв делам нэабретенн н втнрытквОнублнковано 23,02 В 2. Бюллетень М Дата опубликовании оннсанин 23,0232.А.Демин, В кин и В.В.Масленни а Трудового Красносо Знамеизический институт,осков инженер анвнтел ЛАНСНЫЙ МОДУЛЯТО Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в электронной аппаратуре различного назначения, в частности в радиоприемных устройствах,Известен балансный модулятор, содержащий первый и второй усилительные транзисторы, базы которых объединены и соединены с первым выходом первого дифференциального источника входного напряжения, третий и четвертый усилительные транзисторы, базы которых объединены и соединены со вторым выходом первого дифференциаль" ного источника входного напряжения, причем объединенные коллекторы первого и четвертого усилительных транзисторов и объединенные коллекторы второго и третьего усилительных транзисторов, являющиеся дифференциальными выходами модулятора через соответст венно первый и второй нагрузочные резисторы подключены к источнику напряжения питания, причем эмиттеры первого и третьего усилительных транзисторов объединены и подключены к первому выходу первого дифференциального усилительного каскада, а эмиттеры второго и четвертого усилительных транзисторов объединены и подключены но второму выходу первого дифференциального усилительного каскада. Перемножаемые сигналы подаются между объединенными базами первого и второго усилительных транзисторов и объединенными базами третьего и четвертого усилительных транзисторов, а также на входы первого дифференциального усилительного каскада 1,1).Линейность такого балансного модулятора по входному сигналу, подаваемому на входы дифференциального усилительного каскада,при больших входных сигналах резко ухудшается вследст вие невозможности получить от диффе ренциального каскада выходной ток, превышающий его режимный ток, что значительно снижает динамический диа 90776пазон выходных сигналов. Увеличение динамического диапазона выходных сигналов сопряжено с повышением режимного тока устройства и, следовательно, шума и потребляемой им мощности.Наиболее близким к предложенному является балансный модулятор, содержащий дифференциальный источник входного напряжения, источник входного тока, два нагрузочных резистора, восемь компенсационных и шестнадцать ,усилительных транзисторов, четыре ис- точника постоянного тока, базы первого и второго усилительных транзисторов объединены и подключены к пер вому выходу дифференциального источника входного напряжения, базы третьего и четвертого усилительных транзисторов объединены и подключены к второму выходу дифференциального ис точника входного напряжения, объединенные коллекторы первого и четверто- . го усилительных транзисторов и объединенные коллекторы второго и третьего усилительных транзисторов являются дифференциальными выходами баланс- ного модулятора и подключены соответственно через первый и второй нагрузочные резисторы к входу источника напряжения питания, эмиттер первого ЗО усилительного транзистора подключен к эмиттеру пятого усилительного транзистора и к эмиттеру первого компенсационного транзистора, змиттер треть- его усилительного транзистора подклю- Ззчен к эмиттеру шестого усилительного транзистора и к эмиттеру второго компенсационного транзистора, базы пятого усилительного транзистора и второго компенсационного транзистора объе О динены и подключены к коллектору второго компенсационного транзистора, базы шестого усилительного транзистора и первого компенсационного транзистора объединены и подключены к 45 коллектору первого компенсациончого транзистора, эмиттер второго усилительного транзистора подключен к эмиттеру восьмого усилительного транзистора и к эмиттеру третьего компенса ционного транзистора, эмиттер четвертого усилительного транзистора подключен к э иттеру четвертого компенсационного транзистора и к эмиттеру седьмого усилительного транзистора, убазы седьмого усилительного транзистора и третьего компенсационного тран.зистора объединены и подключены к 5 коллектору третьего компенсационноготранзистора, базы восьмого усилительного транзистора и четвертого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору четвертогокомпенсационного транзистора, коллекторы пятого, шестого, седьмого и восьмого усилительных транзисторов подключены к общей шине, коллекторы первого, второго, третьего и четвертого компенсационных транзисторов соответственно подключены к коллекторам девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительных транзисторов, базы девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого транзисторов попарно объединены, эмиттеры тринадцатого усилительного и шестогокомпенсационного транзисторов объединены, базы тринадцатого усилительного и пятого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору пятого компенсационного транзистора и к первому выходу первогоисточника постоянного тока, эмиттерыпятого компенсациойного и четырнадцатого усилительного транзисторов объединены, базы четырнадцатого усилительного и шестого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору шестого компенсационного транзистора и к первому выходу второго источника постоянного тока, вторые выходы первого и второго источников постоянного тока подключены к общей шине, эмиттеры пятнадцатого усилительного и восьмогокомпенсационного транзисторов объедииены, базы пятнадцатого усилительного и седьмого компенсационного транзисторов объединены и подключены кколлектору седьмого компенсационноготранзистора и,к первому выходу третьего источника постоянного тока, эмиттеры шестнадцатого усилительного и седьмого компенсационного транзисторов объединены, базы шестнадцатого усилительного и восьмого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору восьмого компенсационного транзистора и к первомувыходу четвертого источника постоянного тока, вторые выходы третьего ичетвертого источников постоянного тока и коллекторы пятнадцатого и шестнадцатого усилительных транзисторов объединены и подключены ко входу источника напряжения питания Г 2.-"ь+Ф,де Оу величина задаваем точников 29-32. из формул ежимного тока о каждым иэ и остоянного то При это ет, что(3) и (4) следу ставле ская с Дифференциальн0 от второго источила - источника накладывается междуных транзисторовпротекание через иразность между котзависимости е напряжение О, ка входного сигнаряжения 34 - прибазами усилитель- и 3 и вызывает х коллекторы токов, орыми подчиняется. лектора транзист к- ток 3 1 - ток к го тр зисто Аналогичным ное напряжение кание через кол транзисторов 2 между которымисилител 0 или т ллектор нзистор 1 ран- ифференциальывает протесилительныхразность а 9образо Одфв лекторы и 4 ток определ тся как ка 1 к= 2"уФ55где Чт - тепловойток колл2 О Ачфх ь-А 2 тт о тока,. м из исого тока величина режимзадаваемого каточников,посто29 32. де потенциа ктора тр нзистор 5 9077Недостатком этого модулятора является сложность его конструкции,Цель изобретения - упрощение устройства.Поставленная цель достигается5тем, что в балансный модулятор введены девятый и десятый компенсационныетранзисторы, эмиттеры которых подключены к общей шине, база и коллектордевятого компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору тринадцатого усилительного транзистора и к базе одиннадцатого усилительного транзистора, база и коллектор десятоГо компенсационного транзистора объединены и подключены к,коллектору четырнадцатого усилительного транзистора и к базе девятогоусилительного транзистора, эмиттерыдевятого, десятого, одиннадцатого идвенадцатого усилительных транзисторов подключены к общей шине, первыйвыход источника входного тока подключен к эмиттерам пятнадцатого и тринадцатого усилительных транзисторов, 25а второй выход - к эмиттерам четырнадцатого и шестнадцатого усилительных транзисторов.На чертеже пред на принципиальная электриче хема балансного модулятора,Балансный модулятор содержит усилительные транзисторы 1-16, компенсационные транзисторы 17 - 26, дванагрузочных резистора 27 и 28, четы- зре источника постоянного тока 29 -32, источник входного тока 33 и ис точник входного напряжения 34,Предлагаемое устройство умноженияс переменной крутизной работает следующим образом.Входной ток Еу от первого источника входного сигнгча - источникавходного тока 33 - поступает на транзисторы 13-16, 21-26 и источники постоянного тока 29-32, При этом черезкомпенсационные транзисторы 25 и 26в диодном включении протекают соот и" п":юл + фФ."д- -"-; (г)К 25 2 65 бКоллекторные токи к,в и 1усилительных транзисторов 10 и 9, идентичных компенсационному транзистору26, равны току, протекающему черезтранзистор 26, а коллекторные токи1 м+ и 1 кусилительных транзисторов 11 и 12, идентичных компенсационному транзистору 25, равны току, протекающему через транзистор 25. Обозначив равные токи коллекторов транзисторов 10 и 9 символом 1 ф, а равные токи коллекторов транзисторов11 и 12 символом 1 можно записать,следуя формулам (1) и (2) е 9 - тепловой потенциал; )К - ток коллектора транзисто 1Формула изобретения ЭО О дифх эху2 ЮтЬыХ ДиФ 7 90771,- ток коллектора транзистора- ток коллектора усилительного транзистора 12 ипи транзистора 11. 5Выходной дифференциальный ток ьх Лиф балансного модулятора, равный разности токов, протекающих в нагрузочных резисторах 27 и 28, определяется из выражений (6) и (7) ЬЬХКл 1 к 4) (1 Кй+1 КЪ) (1 К 4-1 К)- АифАиб х (1 К-К 4) =2 1 - 1 )В и 29 т5 где 9 т - тепловой потенциал;4 - ток коллектора транзистора11К - ток коллектора транзистора2;1 - ток коллектора транзистораФток коллектора транзистораток коллектора транзистора10 или транзистора 9- ток коллектора транзистора12 или транзистора 11, Из выражений (5) и (8) следует, что где 1 - дифференциальный выходЬых дмной ток балансного модулятора; 35входной ток источникавходного тока 33;О ы х - входное напряжение источника входного напряжения 34; 40Ч.г - тепловой потенциал.При небольших входных сигналах Одф источника входного напряжения 34 (Оифх с29 г ) (9) принимает вид45О, (10)1Вых фиф т АУ Аифхгде Фг - тепловой потенциал;1 -дифференциальный выходнойфь м ток балансного модулятора;Ещхдмфвходной ток источника входного тока 33;О-входное напряжение источни ка входного напряжения 34,Из выражений (9) и (10) вытекает, что балансный модулятор производит пеоемножение входных сигналов ОАИФ 1( 65 81 и 18 ХУ с масштабным коэффициентом1/., при этом, как и в известноммодуляторе, линейность этого балансноГо модулятора по входу, связанномус первым источником входного тока 33,сохраняется при выходных дифференциальных токах устройства, превышающих режимные токи устройства. Но притех же технических характеристикахконструкция предложенного балансногомодулятора гораздо проще, чем известного,Балансный модулятор, содержащий дифференциальный источник входного напряжения, источник входного тока, два нагрузочных резистора, восемь компенсационных и шестнадцать усилительных транзисторов, четыре источника постоянного тока, базы первого и второго усилительных транзисторов объединены и подключены к первому выходу дифференциального источника входного напряжения, базы третьего и четвертого усилительных транзисторов объединены и подключены к второму выходу дифференциального источника входного напряжения, объединенные коллекторы первого и четвертого усилительных транзисторов и объединенные коллекторы второго и третьего усилительных транзисторов являются дифференциальными выходами балансного модулятора и подключены соответственно через первый и второй нагрузочные резисторы к входу источника напряжения питания, змиттер первого усилительного транзистора подключен к змиттеру пятого усилительного транзистора и к эмиттеру первого компенсационного транзистора, эмиттер третьего усилительного транзистора подключен к эмиттеру шестого усилительного транзистора и к эмиттеру второго компенсационного транзистора, базы пятого усилительного транзистора и второго компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору второго компенсационного транзистора, базы шестого усилительного транзистора и первого компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору первого компенсационного транзистора, эмиттер второго усилительного транзистора подключен к эмиттеру восьмого усилительного транзистора и к змиттеру третьего компенсационного транзистора, эмит 1 ер четвертого усилительного транзистора подключен к эмиттеру четвертого компенсационноготранзистора и к эмиттеру седьмогоусилительного транзистора, базы седьмого усилительного транзистора итретьего компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору третьего компенсационного трэн- Озистора, базы восьмого усилительноготранзистора и четвертого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору четвертого компенсационного транзистора, коллекторы пятого, шестого, седьмого и восьмого усилительных транзисторов подключены к общей шине, коллекторы первого, второго, третьего и четвертогокомпенсационных транзисторов соответственно подключены к коллекторам девятого, десятого, одиннадцатого идвенадцатого усилительных транзисторов, базы девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого транзисторов попарно объединены, эмиттеры тринадцатого усилительного и шестогокомпенсационного транзисторов объединены, базы тринадцатого усилительного и пятого компенсационного транзис- ЗОторов объединены и подключены к коллектору пятого компенсационного транзистора и к ервому выходу первогоисточника постоянного тока, эмиттерыпятого компенсационного и четырнад- з 5цатого усилительного транзисторовобъединены, базы четырнадцатого усилительного и шестого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору шестого компенса- Оционного транзистора и к первому выходу второго источника постоянноготока, вторые выходы первого и второго источников постоянного тока подключены к общей шине, эмиттеры пятнадцатого усилительного и восьмогокомпенсационного транзисторов объеди"иены, базы пятнадцатого усилительного и седьмого компенсационного транзисторов объединены и.подключены к 5 Околлектору седьмого компенсационного транзистора и к первому выходу третьего источника пс стоянного тока, эмиттерц шестнадцатого усилительного и седьмого компенсационного транзисторов объединены, базы шестнадцатого усилительного и восьмого компенсационного транзисторов объединены и подключены к коллектору восьмого компенсационного транзистора и к первому выходу четвертого источника постоянного тока, вторые выходы третьего и четвертого источников постоянного тока и коллекторы пятнадцатого и шестнадцатого усилительных транзисторов объединены и подключены ко входу источника напряжения питания, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения модулятора, в него введены девятый и десятый компенсационные транзисторы, эмиттеры которых подключены к общей шине, база и коллектор девятого компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору тринадцатого усилительного транзистора и к базе одиннадцатого усилительного транзистора, база и коллекотор десятого компенсационного транзистора объединены и подключены к коллектору четырнадцатого усилительного транзистора и к базе девятого усилительного транзистора, эмиттеры девятого, десятого, одиннадцатого и двенадцатого усилительных транзисторов подключены.к общей вине, первый выход источника входного тока подклю. чен к эмиттерам пятнадцатого и тринадцатого усилительных транзисторов, а второй выход - к эмиттерам четырнадцатого и шестнадцатого усилительных транзисторов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеГребем А.Б. Проектированиеаналоговых интегральных схем. М.,(прототип).2. Авторское свидетельство СССРпо заявке И 2952945/18-24,кл. Н 03 С 1/54, 6 06 6 7/16,30.06.80 (прототип).907765 Составитель Т.Сапуноедактор Н,йаэаренко Техред М.Рейвес тор М.Шароаи ч одписное ф д филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул ктная,каз 615/69 Тираж 951 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.