DE1967007C3 - Vierquadranten-Multiplikationsschaltung - Google Patents

Description

Die f.rfindung bezieht sich auf eine Vierqiiadranlen Mulliplikationssihallung mit zwei Diffeien/verstarkern. die jeweils ,ms /wci emittergekoppelten Transistoren bestehen, mit einer ersten Steuerst haltung, die ein gangsseitig ein einen Miiltiplik,itionsf;ikt(ir darstellen des F.ingangssignal /ugefiihrt erhall und die mit /ftieiriartder gegenphasigen Ausgängen mil den gemeinsamen Emiitcrschalliing.spunkten beider bifferen/.vcr» »(ürkeT verbunden isf, mi( einer zweiten Steuerschaltung;, die eingangsseitig ein einen zweiten Faktor darstellendes Eingangssignal zugeführt erhält und die mit zueinander gegcnphasigen Ausgängen jeweils niit der Basis eines Transistors des einen Differenzvcrstiirkers und mit der Basis eiiics Transistors des anderen Differenzverstärkers verbunden ist, und mit ein dem Produkt der beiden Faktoren entsprechendes Ausgangssignal abgebenden Ausgangsanschlüssen, mit denen die Kollektoren der nicht an ihren Basen von jeweils ein und demselben Ausgang der zweiten Steuerschaltung ansteuerbaren Transistoren der beiden Differenzverstärker verbunden sind.

Vierquadranten-Mulüplikationsschaltungen der vorstehend bezeichneten Art sind bereits bekannt (FR-PS

to 14 50 104; »Journal Sei. Instrum.«, 1966, VoI. 43, Seiten 165 bis 168). Von Nachteil bei diesen bekannten Vierquadranten-Multiplikationsschaltungen ist jedoch, daß sie nur eine ungenaue Multiplikationsfunktion auszuführen vermögen.

ti Es ist zwar auch schon bekannt (»British Communications and Electronics«, Dezember 1964, Seiten 856 bis 858), eine Analog-Multiplikationsschaltungsanordnung mit einem Feldeffekttransistor aufzubauen, der als der eigentliche Multiplikator verwendet wird und dessen Widerstand proportional der einen der zu multiplizierenden Variablen ist, wobei der diesen Feldeffekttransistor durchfließende Strom proportional der anderen der zu multiplizierenden Variablen ist. Bei der betreffenden bekannten Schaltungsanordnung wird zwar noch ein weiterer Feldeffekttransistor als Bezugselement herangezogen, mit dessen Hilfe festgestellt wird, wann eine vorgegebene Eingangsspannung den Transistorwiderstand um einen gewissen Betrag ändert. Irgendwelche Maßnahmen zur Beseitigung einer Nichtlinearität bei

jo dem Multiplikator-Transistor sind dabei indessen nicht getroffen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einer Vierquadranten-Multiplikationsschaltung der eingangs genannten Art auf relativ einfache Weise die Genauigkeit der Multiplikationsfunktion gesteigert werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Vierquadranten-Multiplikationsschaltung der eingangs genannten Art erfind;mgsgt,räß dadurch, daß die mit den zueinander gegenphasigen Ausgängen der zweiten Steuerschaltung verbundenen Basen der Transistoren der beiden Differenzverstärker jeweils über die Kollektor-Emitter-Strecke eines weiteren, mit seiner Basis auf einem festen Potential, insbesondere Masse, liegenden Transistors an einer ein bestimmtes Potential führenden Spannungsquelle angeschlossen sind.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand die Genauigkeit der Multiphkationsfiinktion gegenüber den bisher bekannten Vierquadranten Multiplikalionsschal (ungen gesteigert worden ist

/weckmaßigerwcise sind die beiden Steucrschaltiin gen jeweils durch einen Differenzverstärker mit zwei

si Transistoren gebildet Hierdurih ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen sihalliingslechnisehen Auf wanils fur die Realisierung der beiden Steuerst h.illun gen.

Die Transistoren der /weilen Steuerschaltung sind mit ihren I miiierelektroilen vor/ug- weise leweils über eitlen gesonderten Widersland an eider ein bestimmtes Potential führenden Potcnlialquefle angeschlossen, I lierdufch lassen sich iti vorteilhafter Weise die Von der zweiten Steuerschaltung jeweils abzugebenden Signale

hinsichtlich ihrer I iöhö einzeln festlegen.

Did Transistoren der erste« .Steiierscruilluiig sind mit ihren Eiililierelekiroden vorzugsweise gemeinsam über die Köllektür-ßmiller-.Streckc eitles fiiii seiner Basis ein

festes Potential führenden Transistors an einer ein bestimmtes Potential führenden Poientialquelle angeschlossen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders einfachen Speisung der Transistoren der ersten Steuerschaltung.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert

Fig. 1 zdgt den Schaltungsaufbau einer Vierquadranten-MuItipIikationsschaltung gemäß der Erfindung.

Fig.2 veranschaulicht den Verlauf eines zwischen den Ausgängen der in F i g. 1 dargestellten Vierquadranten-Multiplikationsschaltung abnehmbaren Ausgangs-Wechselstroms auf die Zuführung entsprechender Eingangssignale hin.

Die in F i g. 1 dargestellte Vierquadranten-Multiplikationsschaltung weist zwei Differenzverstärker auf. Der eine Differenzverstärker enthält zwei emittergekoppelte Transistoren 72 und 74, und der andere Differenzverstärker enthält zwei emittergekoppelte Transistoren 76 und 7S. Die Emiiierschaltungspunkte dieser beiden Differenzverstärker sind mit den zueinander gegenphasigen Ausgängen eines zu einer ersten Steuerschaltung gehörenden Differenzverstärkers verbunden, der einen Transistor 66 und einen Transistor 68 umfaßt. Der Basis des Transistors 66 wird ein den einen Faktor darstellendes Eingangssignal Mzugeführt. Der Basis des Transistors 68 wird eine Vorspannung zugeführt. Mit ihren Emittern sind die beiden Transistoren 66 und 68 über die Kollektor-Emitter-Strecke eines mit seiner Basis ein festes Potential (—) führenden Transistors Ό an einer ein bestimmtes Potential führenden Potentialquelle angeschlossen, die in Fig. 1 mit M-Rückstrom angedeutet sei.

Die beiden oben erwähnten Differenzverstärker mit den Transistoren 72, 74 bzw. 76, 78 sind noch mit einer zweiten Steuerschaltung verbunden. Dabei sind die Basen der Transistoren 74 und 76 gemeinsam am Kollektor eines zu einem Differenzverstärker gehörenden Transistors 88 der zweiten Steuerschaltung angeschlossen. Die Basen der Transistoren 72 und 78 sind gemeinsam am Kollektor eines Transistors 90 der zweiten Steuerschaltung angeschlossen. Diese beiden Transistoren 88 und 90 der zweiten Steuerschaltung sind mit ihren Emitterelektroden jeweils über einen gesonderten Widerstand 92 bzw. 94 an einer ein bestimmtes Potential führenden Potentialquelle angeschlossen, die in Fig. 1 mit /V-Rückstrom angedeutet ist. Mit ihren Kollektoren sind die beiden Transistoren 88 und 90 jeweils über die KolleKtor-Emitter-Strecke eines weite- ·;ο ren Transistors 96 bus. 98 an einer ein bestimmtes Potential ( + ) führenden Spannungsquelle angeschlossen. Diese beiden weiteren Transistoren 96, 98 liegen mit ihren Basen auf einem festen Potential, das gemäß Fig. 1 durch Massepotential gegeben ist. Dem Transistor 88 der zweiten Steuerschaltung wird an seiner Bas;¹.: ein einen zweiten Faktor darstellendes Eingangssignal N zugeführt Der Basis des anderen Transistors 90 der zweiten Steuerschaltung wird eine Vorspannung zugeführt

Ein dem Produkt der beiden Faktoren (Eingangssignal M, Eingangssignal N) entsprechendes Ausgangssignal ist an mit Ausgang 84 bzw. Ausgang 86 bezeichneten Ausgangsanschlüssen abnehmbar. Mit dem Ausgangsanschluß 84 sind die Kollektoren der beiden Transistoren 72 und 76 verbunden. Mit dem Ausgangsanschluß 86 sind die Kollektoren der beiden Transistoren 74 und 78 verbunden. Dabei ist ersichtlich, daß die Kollektoren derjenigen Transistoren am jeweiligen Ausgangsanschluß rr,:*iinander verbunden sind, die nicht an ihren Basen von jeweils ein und demselben Ausgang der zweiten Steuerschaltung her angesteuert werden. Die erwähnten AusgangE*nschlüsse 84 und 86 sind ferner jeweils über einen Widerstand 80 t^w. 82 an einer ein bestimmtes Potential ( + ) führenden Spannungsquelle angeschlossen.

Das zwischen den Ausgangsanschlüssen 84, 86 der in F i g. 1 dargestellten Vierquadranten-Multiplikationsschaltung abnehmbare Ausgangssignal ist proportional dem Produkt der beiden Eingangssignale M und N. Dabei sind auch die Vorzeichen dieser Eingangssignale Mund Nberücksichtigt. Die erwähnte Proportionalität des Produkts geht dabei auf die Wirkung der Transistoren 96 und 98 zurück. Diese bewirken nämlich bei den die Transistoren 72, 74 und 76, 78 umfassenden Differenzverstärkern, daß diese jeweils ein lineares Ausgangssignal auf ihre jeweilige basisseitige Ansteuerung hin abgeben. Damit rufen die Transistoren 96 und 98 also eine Linearisierung der von den Transistoren 88 und 90 abgegebenen Ausgangssignale in bezug auf das iiingangssignal /Vhervor.

In Fig.2 ist der Verlauf eines zwischen den Ausgangsanschlüssen 84, 86 der in F i g. Ϊ dargestellten Vierquadranten-Multiplikationsschältung abnehmbaren Ausgangs-Wechselstromsignals für mit unterschiedlichen Vorzeichen und mit unterschiedlicher Größe zugeführte Eingangssignale M und N veranschaulicht. Dabei ist die eine Koordinate gemäß Fig. 2 dem Eingangssignal M zugehörig, und die andere Koordinate ist dem F.ingangssignal N zugehörig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vierquadranten-Multiplikationsschaltung mit zwei Differenzverstärkern, die jeweils aus zwei emittergekoppelten Transistoren bestehen, mit einer ersten Steuerschaltung, die eingangsseitig ein einen Multiplikationsfaktor darstellendes Eingangssignal zugeführt erhält und die mit zueinander gegenphasigen Ausgängen mit den gemeinsamen Emitterschaltungspunkten beider Differenzverstärker verbunden ist, mit einer zweiten Steuerschaltung, die eingangsseitig ein einen zweiten Faktor darstellendes Eingangssignal zugeführt erhält und die mit zueinander gegenphasigen Ausgängen jeweils mit der Basis eines Transistors des einen Differenzverstärkers und mit der Basis eines Transistors des anderen Differenzverstärkers verbunden ist, und mit ein dem Produkt der beiden Faktoren entsprechendes Ausgangssignal abgebenden Ausgangsanschlüssen, mit denet. die Kollektoren der nicht an ihren Basen von jeweils ein und demselben Ausgang der zweiten Steuerschaltung ansteuerbaren Transistoren der beiden Differenzverstärker verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den zueinander gegenphasigen Ausgängen der zweiten Steuerschaltung (88, 90) verbundenen Basen der Transistoren (72,74,76,78) der beiden Differenzverstärker jeweils über die Kollektor-Emitter-Strecke eines weiteren, mit seiner Basis auf einem festen Potential, insbesondere Masse, liegenden Transistors (96, W) an einer ein bestimmtes Potential ( + ) führenden Spannungsquelle angeschlossen sind.

2. Muitiplikationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne·:, daß die beiden Steuerschaltungen jeweils durch eintn Differenzverstärker mit zwei Transistoren (66,68; 88,90) gebildet sind.

i. Multiplikationsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (88, 90) der zweiten Steuerschaltung mit ihren Emitterelektroden jeweils über einen gesonderten Widerstand (92, 94) an einer ein bestimmtes Potential führenden Potentialquelle angeschlossen sind.

4. Muitiplikationsschaltung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (66, 68) der ersten Steuerschaltung mit ihren Emitterelektroden gemeinsam über die Kollektor-Emitter-Strecke eines mit seiner Basis ein festes Potential (—) führenden Transistors (70) an einer ein bestimmtes Potential führenden Potentialquelle angeschlossen sind.