CN202602616U - 一种具有1/v2校正的乘法器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型特别涉及一种具有1/V²校正的乘法器电路，包括V1电压电流转换功能电路、V2和V1电压关系转换功能电路、V3和V1电压关系转换功能电路和吉尔伯特乘法器单元，其电路包括：一个放大器单元、五个P型MOS管、五个N型MOS管、四个NPN管、四个PNP管，三个电阻。本实用新型具有1/V²校正的乘法器功能，对于有源功率因子校正电路，可以使环路增益及瞬态响应独立于输入电压，能够显著的改善系统的动态特性。

Description

一种具有1/V2校正的乘法器电路

技术领域

本实用新型涉及电学领域，特别涉及一种具有1/V²校正的乘法器电路。

背景技术

为了防止电气设备造成严重谐波污染与干扰，提高功率因数，电源产品中引入有源功率因子校正电路，大大提高对电能的利用效率。在有源功率因子校正电路，模拟乘法器的作用是将误差放大器的输出与电源信号的整流分压信号相乘，最终得到输入电压与输入电流同频同相，实现高的功率因数。传统的两输入乘法器，当输入正弦电源电压信号变化时，电流参考信号不能适应新的操作环境，需要通过误差放大器来进行瞬态响应，反应较慢。

发明内容

本实用新型的目地是提供一种具有1/V²校正的乘法器电路，使环路增益及瞬态响应独立于输入电压，能够显著的改善系统的动态特性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种具有1/V²校正的乘法器电路，其特征在于，包括V1电压电流转换功能电路、V2和V1电压关系转换功能电路、V3和V1电压关系转换功能电路和吉尔伯特乘法器单元。

所述乘法器电路包括：一个放大器单元、五个P型MOS管、五个N型MOS管、四个NPN管、四个PNP管，三个电阻，其连接方式为：第一P型MOS管MP1的源极与电源VDD连接；第一P型MOS管MP1的漏极、第一N型MOS管MN1的漏极、第一P型MOS管MP1的栅极、第二P型MOS管MP2的栅极、第三P型MOS管MP3的栅极、第四P型MOS管MP4的栅极与第五P型MOS管MP5的栅极连接；第二P型MOS管MP2的源极与电源VDD连接；第二P型MOS管MP2的漏极、电阻R2的一端与第一P型双极型晶体管P1的发射极连接；第三P型MOS管MP3的源极与电源VDD连接；第三P型MOS管MP3的漏极、电阻R2的一端与第二P型双极型晶体管P2的发射极连接；第四P型MOS管MP4的源极与电源VDD连接；第四P型MOS管MP4的漏极、电阻R3的一端与第三P型双极型晶体管P3的发射极连接；第五P型MOS管MP5的源极与电源VDD连接；第五P型MOS管MP5的漏极、电阻R3的一端与第四P型双极型晶体管P4的发射极连接；第一N型MOS管MN1的源极、电阻R1的一端与放大器单元的Vin+输入端连接；第一N型MOS管MN1的栅极与放大器单元的输出端Vo端连接；第一N型MOS管MN1的漏极、第一P型MOS管MP1的漏极、第一P型MOS管MP1的栅极、第二P型MOS管MP2的栅极、第三P型MOS管MP3的栅极、第四P型MOS管MP4的栅极与第五P型MOS管MP5的栅极连接；第二N型MOS管MN2的源极与地GND连接；第二N型MOS管MN2的栅极、第三N型MOS管MN3的栅极、第三P型双极型晶体管MP3的集电极与第三N型MOS管MN3的漏极连接；第二N型MOS管MN2的漏极与第三N型双极型晶体管N3的发射极连接；第三N型MOS管MN3的源极与地GND连接；第四N型MOS管MN4的源极与地GND连接；第四N型MOS管MN4的栅极、第五N型MOS管MN5的栅极、第四P型双极型晶体管MP4的集电极与第四N型MOS管MN4的漏极连接；第五N型MOS管MN5的源极与地GND连接；第五N型MOS管MN5的漏极与第四N型双极型晶体管N4的发射极连接；第一N型双极型晶体管N1的发射极与地GND连接；第一N型双极型晶体管N1的基极、集电极与第一P型双极型晶体管P1的集电极连接；第二N型双极型晶体管N2的发射极与地GND连接；第二N型双极型晶体管N2的基极、集电极与第二P型双极型晶体管P2的集电极连接；第三N型双极型晶体管N3的基极、集电极与电源VDD连接；第三N型双极型晶体管N3的发射极与第二N型MOS管MN2的漏极连接；第四N型双极型晶体管N4的基极、集电极与电源VDD连接；第四N型双极型晶体管N4的发射极与第五N型MOS管MN5的漏极连接；第一P型双极型晶体管P1的发射极、电阻R2的一端与第二P型MOS管MP2的漏极连接；第一P型双极型晶体管P1的基极与输入电压V2连接；第一P型双极型晶体管P1的集电极、第一N型双极型晶体管N1的基极与第一N型双极型晶体管N1集电极连接；第二P型双极型晶体管P2的发射极、电阻R2的一端与第三P型MOS管MP3的漏极连接；第二P型双极型晶体管P2的基极与地GND连接；第二P型双极型晶体管P2的集电极、第二N型双极型晶体管N2的基极与第二N型双极型晶体管N2集电极连接；第三P型双极型晶体管P3的发射极、电阻R3的一端与第四P型MOS管MP4的漏极连接；第三P型双极型晶体管P3的基极与输入电压V3连接；第三P型双极型晶体管P3的集电极、第三N型MOS管MN3的漏极与第三N型MOS管MN3的栅极连接；第四P型双极型晶体管P4的发射极、电阻R3的一端与第五P型MOS管MP5的漏极连接；第四P型双极型晶体管P4的基极与地GND连接；第四P型双极型晶体管P4的集电极、第四N型MOS管MN4的漏极与第四N型MOS管MN4的栅极连接；电阻R1的一端与地GND连接；电阻R1的另一端、第一N型MOS管MN1的源极与放大器单元的Vin+输入端连接；电阻R2的一端、第一P型双极型晶体管P1的发射极与第二P型MOS管MP2的漏极连接；电阻R2的另一端、第二P型双极型晶体管P2的发射极与第三P型MOS管MP3的漏极连接；电阻R3的一端、第三P型双极型晶体管P3的发射极与第四P型MOS管MP4的漏极连接；电阻R3的另一端、第四P型双极型晶体管P4的发射极与第五P型MOS管MP5的漏极连接；放大器单元的Vin+输入端与输入电压V1连接；放大器单元的Vin-输入端、电阻R1的一端与第一N型MOS管MN1的源极连接；放大器单元的Vo输出端与第一N型MOS管MN1的栅极连接。

本实用新型描述的具有1/V²校正的乘法器电路，具有实现

乘法的结果能力，根据三极管基极与发射极间的电压与集电极电流的对数关系，将V2和V1及V3和V1电压关系转换成具有反双曲正切特性的函数关系，送入乘法器后最终实现一种具有1/V²校正的乘法器功能，对于有源功率因子校正电路，可以使环路增益及瞬态响应独立于输入电压，能够显著的改善系统的动态特性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

本实用新型主要应用于有源功率因子校正器，用于改善由于输入电压突然变化而引起的瞬态响应，如图1所示包括V1电压电流转换功能电路、V2和V1电压关系转换功能电路、V3和V1电压关系转换功能电路和吉尔伯特乘法器单元，V1电压电流转换功能电路将V1电压转换成电流，送入V2和V1电压关系转换功能电路，利用三极管基极与发射极间的电压与集电极电流的对数关系，将V2、V1的电压转换成具有双曲正切特性的函数关系，同理，将V3、V1的电压也转换成具有反双曲正切特性的函数关系，同时送入吉尔伯特乘法器单元，得到

结果，即具有1/V²校正能力。

如图2，其乘法器电路包括：一个放大器单元、五个P型MOS管、五个N型MOS管、四个NPN管、四个PNP管，三个电阻，其连接方式为：第一P型MOS管MP1的源极与电源VDD连接；第一P型MOS管MP1的漏极、第一N型MOS管MN1的漏极、第一P型MOS管MP1的栅极、第二P型MOS管MP2的栅极、第三P型MOS管MP3的栅极、第四P型MOS管MP4的栅极与第五P型MOS管MP5的栅极连接；第二P型MOS管MP2的源极与电源VDD连接；第二P型MOS管MP2的漏极、电阻R2的一端与第一P型双极型晶体管P1的发射极连接；第三P型MOS管MP3的源极与电源VDD连接；第三P型MOS管MP3的漏极、电阻R2的一端与第二P型双极型晶体管P2的发射极连接；第四P型MOS管MP4的源极与电源VDD连接；第四P型MOS管MP4的漏极、电阻R3的一端与第三P型双极型晶体管P3的发射极连接；第五P型MOS管MP5的源极与电源VDD连接；第五P型MOS管MP5的漏极、电阻R3的一端与第四P型双极型晶体管P4的发射极连接；第一N型MOS管MN1的源极、电阻R1的一端与放大器单元的Vin+输入端连接；第一N型MOS管MN1的栅极与放大器单元的输出端Vo端连接；第一N型MOS管MN1的漏极、第一P型MOS管MP1的漏极、第一P型MOS管MP1的栅极、第二P型MOS管MP2的栅极、第三P型MOS管MP3的栅极、第四P型MOS管MP4的栅极与第五P型MOS管MP5的栅极连接；第二N型MOS管MN2的源极与地GND连接；第二N型MOS管MN2的栅极、第三N型MOS管MN3的栅极、第三P型双极型晶体管MP3的集电极与第三N型MOS管MN3的漏极连接；第二N型MOS管MN2的漏极与第三N型双极型晶体管N3的发射极连接；第三N型MOS管MN3的源极与地GND连接；第四N型MOS管MN4的源极与地GND连接；第四N型MOS管MN4的栅极、第五N型MOS管MN5的栅极、第四P型双极型晶体管MP4的集电极与第四N型MOS管MN4的漏极连接；第五N型MOS管MN5的源极与地GND连接；第五N型MOS管MN5的漏极与第四N型双极型晶体管N4的发射极连接；第一N型双极型晶体管N1的发射极与地GND连接；第一N型双极型晶体管N1的基极、集电极与第一P型双极型晶体管P1的集电极连接；第二N型双极型晶体管N2的发射极与地GND连接；第二N型双极型晶体管N2的基极、集电极与第二P型双极型晶体管P2的集电极连接；第三N型双极型晶体管N3的基极、集电极与电源VDD连接；第三N型双极型晶体管N3的发射极与第二N型MOS管MN2的漏极连接；第四N型双极型晶体管N4的基极、集电极与电源VDD连接；第四N型双极型晶体管N4的发射极与第五N型MOS管MN5的漏极连接；第一P型双极型晶体管P1的发射极、电阻R2的一端与第二P型MOS管MP2的漏极连接；第一P型双极型晶体管P1的基极与输入电压V2连接；第一P型双极型晶体管P1的集电极、第一N型双极型晶体管N1的基极与第一N型双极型晶体管N1集电极连接；第二P型双极型晶体管P2的发射极、电阻R2的一端与第三P型MOS管MP3的漏极连接；第二P型双极型晶体管P2的基极与地GND连接；第二P型双极型晶体管P2的集电极、第二N型双极型晶体管N2的基极与第二N型双极型晶体管N2集电极连接；第三P型双极型晶体管P3的发射极、电阻R3的一端与第四P型MOS管MP4的漏极连接；第三P型双极型晶体管P3的基极与输入电压V3连接；第三P型双极型晶体管P3的集电极、第三N型MOS管MN3的漏极与第三N型MOS管MN3的栅极连接；第四P型双极型晶体管P4的发射极、电阻R3的一端与第五P型MOS管MP5的漏极连接；第四P型双极型晶体管P4的基极与地GND连接；第四P型双极型晶体管P4的集电极、第四N型MOS管MN4的漏极与第四N型MOS管MN4的栅极连接；电阻R1的一端与地GND连接；电阻R1的另一端、第一N型MOS管MN1的源极与放大器单元的Vin+输入端连接；电阻R2的一端、第一P型双极型晶体管P1的发射极与第二P型MOS管MP2的漏极连接；电阻R2的另一端、第二P型双极型晶体管P2的发射极与第三P型MOS管MP3的漏极连接；电阻R3的一端、第三P型双极型晶体管P3的发射极与第四P型MOS管MP4的漏极连接；电阻R3的另一端、第四P型双极型晶体管P4的发射极与第五P型MOS管MP5的漏极连接；放大器单元的Vin+输入端与输入电压V1连接；放大器单元的Vin-输入端、电阻R1的一端与第一N型MOS管MN1的源极连接；放大器单元的Vo输出端与第一N型MOS管MN1的栅极连接。

图2中可见，V1电压电流转换电路通过放大器单元、第一N型MOS管MN1、电阻R1及第一P型MOS管MP1将电压V1转换成电流V1/R1，通过第二P型MOS管MP2、第三P型MOS管MP3、第四P型MOS管MP4及第五P型MOS管MP5将电流镜像到后级电路中V2与V1电压关系转换电路通过第一P型双极型晶体管P1、第二P型双极型晶体管P2、电阻R2，使流过第一N型双极型晶体管N1的电流为V1/R1-V2/R2，流过第二N型双极型晶体管N2的电流为V1/R1+V2/R2，所以根据三极管基极与发射极间的电压与集电极电流的对数关系特性，图中B点与A点的电压差为 ${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{BA}}=V_T\·\ln \frac{V_1/R_1+V_2/R_2}{V_1/R_1-V_2/R_2}=V_T\·\ln \frac{1+V_2/R_2\·R_1/V_1}{1-V_2/R_2\·R_1/V_1},$ 同理可得，图中C点与D点的电压差为 ${\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{CD}}=V_T\·\ln \frac{V_1/R_1+V_3/R_3}{V_1/R_1-V_3/R_3}=V_T\·\ln \frac{1+V_3/R_3\·R_1/V_1}{1-V_3/R_3\·R_1/V_1},$ 将ΔVAB与ΔVCD都是具有反双曲正切特性的函数，同时送入吉尔伯特乘法器单元，可得乘法器的输出为

即即具有1/V²校正能力。

以上是对本实用新型的具体说明，本方案不仅仅局限在以上实施例中，针对在本方案发明构思下所做的任何改变都将落入本实用新型保护范围内。

Claims (2)

1.一种具有1/V²校正的乘法器电路，其特征在于，包括V1电压电流转换功能电路、V2和V1电压关系转换功能电路、V3和V1电压关系转换功能电路和吉尔伯特乘法器单元。

2.如根据权利要求1所述的一种具有1/V²校正的乘法器电路，其特征在于，所述乘法器电路包括：一个放大器单元、五个P型MOS管、五个N型MOS管、四个NPN管、四个PNP管，三个电阻，其连接方式为：第一P型MOS管MP1的源极与电源VDD连接；第一P型MOS管MP1的漏极、第一N型MOS管MN1的漏极、第一P型MOS管MP1的栅极、第二P型MOS管MP2的栅极、第三P型MOS管MP3的栅极、第四P型MOS管MP4的栅极与第五P型MOS管MP5的栅极连接；第二P型MOS管MP2的源极与电源VDD连接；第二P型MOS管MP2的漏极、电阻R2的一端与第一P型双极型晶体管P1的发射极连接；第三P型MOS管MP3的源极与电源VDD连接；第三P型MOS管MP3的漏极、电阻R2的一端与第二P型双极型晶体管P2的发射极连接；第四P型MOS管MP4的源极与电源VDD连接；第四P型MOS管MP4的漏极、电阻R3的一端与第三P型双极型晶体管P3的发射极连接；第五P型MOS管MP5的源极与电源VDD连接；第五P型MOS管MP5的漏极、电阻R3的一端与第四P型双极型晶体管P4的发射极连接；第一N型MOS管MN1的源极、电阻R1的一端与放大器单元的Vin+输入端连接；第一N型MOS管MN1的栅极与放大器单元的输出端Vo端连接；第一N型MOS管MN1的漏极、第一P型MOS管MP1的漏极、第一P型MOS管MP1的栅极、第二P型MOS管MP2的栅极、第三P型MOS管MP3的栅极、第四P型MOS管MP4的栅极与第五P型MOS管MP5的栅极连接；第二N型MOS管MN2的源极与地GND连接；第二N型MOS管MN2的栅极、第三N型MOS管MN3的栅极、第三P型双极型晶体管MP3的集电极与第三N型MOS管MN3的漏极连接；第二N型MOS管MN2的漏极与第三N型双极型晶体管N3的发射极连接；第三N型MOS管MN3的源极与地GND连接；第四N型MOS管MN4的源极与地GND连接；第四N型MOS管MN4的栅极、第五N型MOS管MN5的栅极、第四P型双极型晶体管MP4的集电极与第四N型MOS管MN4的漏极连接；第五N型MOS管MN5的源极与地GND连接；第五N型MOS管MN5的漏极与第四N型双极型晶体管N4的发射极连接；第一N型双极型晶体管N1的发射极与地GND连接；第一N型双极型晶体管N1的基极、集电极与第一P型双极型晶体管P1的集电极连接；第二N型双极型晶体管N2的发射极与地GND连接；第二N型双极型晶体管N2的基极、集电极与第二P型双极型晶体管P2的集电极连接；第三N型双极型晶体管N3的基极、集电极与电源VDD连接；第三N型双极型晶体管N3的发射极与第二N型MOS管MN2的漏极连接；第四N型双极型晶体管N4的基极、集电极与电源VDD连接；第四N型双极型晶体管N4的发射极与第五N型MOS管MN5的漏极连接；第一P型双极型晶体管P1的发射极、电阻R2的一端与第二P型MOS管MP2的漏极连接；第一P型双极型晶体管P1的基极与输入电压V2连接；第一P型双极型晶体管P1的集电极、第一N型双极型晶体管N1的基极与第一N型双极型晶体管N1集电极连接；第二P型双极型晶体管P2的发射极、电阻R2的一端与第三P型MOS管MP3的漏极连接；第二P型双极型晶体管P2的基极与地GND连接；第二P型双极型晶体管P2的集电极、第二N型双极型晶体管N2的基极与第二N型双极型晶体管N2集电极连接；第三P型双极型晶体管P3的发射极、电阻R3的一端与第四P型MOS管MP4的漏极连接；第三P型双极型晶体管P3的基极与输入电压V3连接；第三P型双极型晶体管P3的集电极、第三N型MOS管MN3的漏极与第三N型MOS管MN3的栅极连接；第四P型双极型晶体管P4的发射极、电阻R3的一端与第五P型MOS管MP5的漏极连接；第四P型双极型晶体管P4的基极与地GND连接；第四P型双极型晶体管P4的集电极、第四N型MOS管MN4的漏极与第四N型MOS管MN4的栅极连接；电阻R1的一端与地GND连接；电阻R1的另一端、第一N型MOS管MN1的源极与放大器单元的Vin+输入端连接；电阻R2的一端、第一P型双极型晶体管P1的发射极与第二P型MOS管MP2的漏极连接；电阻R2的另一端、第二P型双极型晶体管P2的发射极与第三P型MOS管MP3的漏极连接；电阻R3的一端、第三P型双极型晶体管P3的发射极与第四P型MOS管MP4的漏极连接；电阻R3的另一端、第四P型双极型晶体管P4的发射极与第五P型MOS管MP5的漏极连接；放大器单元的Vin+输入端与输入电压V1连接；放大器单元的Vin-输入端、电阻R1的一端与第一N型MOS管MN1的源极连接；放大器单元的Vo输出端与第一N型MOS管MN1的栅极连接。

Images