RU2389072C1 - Аналоговый перемножитель двух сигналов - Google Patents
Аналоговый перемножитель двух сигналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2389072C1 RU2389072C1 RU2008138297/09A RU2008138297A RU2389072C1 RU 2389072 C1 RU2389072 C1 RU 2389072C1 RU 2008138297/09 A RU2008138297/09 A RU 2008138297/09A RU 2008138297 A RU2008138297 A RU 2008138297A RU 2389072 C1 RU2389072 C1 RU 2389072C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- channel
- signals
- inputs
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в устройствах автоматической регулировки усиления, фазовых детекторах и модуляторах, а также в системах фазовой автоподстройки и умножения частоты или в качестве усилителя, коэффициент передачи по напряжению которого зависит от уровня сигнала управления. Аналоговый перемножитель сигналов (АПС) является базовым узлом современных систем приема и обработки сигналов ВЧ и СВЧ-диапазонов, аналоговой вычислительной и измерительной техники. Технический результат: создание условий для прямого четырехквадрантного перемножения измеряемой координаты канала «Y» (Ф, В, F, Р) на координату канала «X» (их), которая также может быть функционально связана с неэлектрическим сигналом «X», а также повышение точности. АПС содержит множительную ячейку (1) на основе двух дифференциальных каскадов, имеющую первый (2) и второй (3) потенциальные входы канала «X», первый (4) и второй (5) токовые входы канала «Y», цепь нагрузки (6), связанную с первым (7) и вторым (8) токовыми выходами множительной ячейки (1), первый (9) и второй (10) токостабилизирующие двухполюсники, соединенные с соответствующими первым (4) и вторым (5) токовыми входами канала «Y», двухполюсный преобразователь (11) «сигнал канала «Y» - ток», связанный со вторым (5) токовым входом канала «Y». Первый (9) и второй (10) токостабилизирующие двухполюсники реализованы соответственно на основе первого (14) и второго (15) дополнительных транзисторов, базы которых связаны с источником напряжения смещения (16), а эмиттеры соединены с шиной (17) источника питания через вспомогательные двухполюсники (18) и (19), причем двухполюсный преобразователь (11) «сигнал канала «Y» - ток» включен между вторым (5) токовым входом канала «Y» и эмиттером первого (14) дополнительного транзистора. 6 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в устройствах автоматической регулировки усиления, фазовых детекторах и модуляторах, а также в системах фазовой автоподстройки и умножения частоты или в качестве усилителя, коэффициент передачи по напряжению которого зависит от уровня сигнала управления. Аналоговый перемножитель является базовым узлом современных систем приема и обработки сигналов аналоговой вычислительной и измерительной техники.
В настоящее время в аналоговой микросхемотехнике в составе перемножителей двух напряжений, систем электронной регулировки усиления широкое применение находит так называемая перемножающаяся ячейка Джильберта (фиг.1). Такая структура стала основой построения практически всех известных в настоящее время прецизионных аналоговых перемножителей сигналов на основе дифференциальных каскадов [1-36]. В этой связи задача улучшения параметров этого функционального узла относится к числу достаточно актуальных задач современной микроэлектроники.
Ближайшим прототипом заявляемого устройства является аналоговый перемножитель двух сигналов (АПС, фиг.1), рассмотренный в патентной заявке США №2007/0194846, fig.1, содержащий множительную ячейку 1 на основе двух дифференциальных каскадов, имеющую первый 2 и второй 3 потенциальные входы канала «X», первый 4 и второй 5 токовые входы канала «Y», цепь нагрузки 6, связанную с первым 7 и вторым 8 токовыми выходами множительной ячейки 1, первый 9 и второй 10 токостабилизирующие двухполюсники, соединенные с соответствующими первым 4 и вторым 5 токовыми входами канала «Y», двухполюсный преобразователь 11 «сигнал канала «Y» - ток», связанный со вторым 5 токовым входом канала «Y».
В качестве двухполюсника преобразователя «сигнал канала «Y» - ток» в известной схеме используется фотодиод. В частных случаях это может быть также магниторезистор, тензодиод, датчик давления и т.п.
Существенный недостаток известного перемножителя состоит в том, что он не обеспечивает прямого четырехквадрантного перемножения первичной переменной канала «Y» (например, светового потока Ф, магнитного поля В, силы F, давления Р и т.п.) на входное напряжение канала «X» (ux). Это не позволяет создавать на его основе специальные системы обработки информации, содержащейся в электрических (ux) и неэлектрических (Ф, В, F, Р) сигналах и использующих недифференциальные двухполюсные преобразователи измеряемых параметров 11.
Основная цель предлагаемого изобретения состоит в создании условий для прямого четырехквадрантного перемножения измеряемой координаты канала «Y» (Ф, В, F, Р) на координату канала «X» (их), которая также может быть функционально связана с неэлектрическим сигналом «X». Таким образом, основная цель изобретения состоит в решении задачи прямого перемножения двух, в общем случае, неэлектрических сигналов «X» и «Y».
Поставленная цель достигается тем, что в АПС, содержащем множительную ячейку 1 на основе двух дифференциальных каскадов, имеющую первый 2 и второй 3 потенциальные входы канала «X», первый 4 и второй 5 токовые входы канала «Y», цепь нагрузки 6, связанную с первым 7 и вторым 8 токовыми выходами множительной ячейки 1, первый 9 и второй 10 токостабилизирующие двухполюсники, соединенные с соответствующими первым 4 и вторым 5 токовыми входами канала «Y», двухполюсный преобразователь 11 «сигнал канала «Y» - ток», связанный со вторым 5 токовым входом канала «Y», предусмотрены новые элементы и связи - первый 9 и второй 10 токостабилизирующие двухполюсники реализованы соответственно на основе первого 14 и второго 15 дополнительных транзисторов, базы которых связаны с источником напряжения смещения 16, а эмиттеры соединены с шиной 17 источника питания через вспомогательные двухполюсники 18 и 19, причем двухполюсный преобразователь 11 «сигнал канала «Y» - ток» включен между вторым 5 токовым входом канала «Y» и эмиттером первого 14 дополнительного транзистора.
На фиг.1 показана схема АПС-прототипа, а на фиг.2 - его функциональная схема. В схемах фиг.1 - фиг.2 цепь нагрузки 6 выполнена на базе резисторов 12 и 13.
На фиг.3 приведена схема заявляемого АПС в соответствии с формулой изобретения.
На фиг.4 приведена схема АПС фиг.3 в среде компьютерного моделирования PSpice на моделях интегральных транзисторов ФГУП НПП "Пульсар».
На фиг.5 и 6 приведены результаты компьютерного моделирования схемы фиг.4 для случая перемножения двух сигналов Ux и Iy~Ф. Эти графики показывают, что заявляемый АПС является четырехквадрантным перемножителем двух сигналов. При этом погрешности перемножения, характеризующиеся графиками фиг.6, могут быть достаточно малыми (<0,30%).
Заявляемый АПС фиг.3 содержит множительную ячейку 1 на основе двух дифференциальных каскадов (фиг.1), имеющую первый 2 и второй 3 потенциальные входы канала «X», первый 4 и второй 5 токовые входы канала «Y», цепь нагрузки 6, связанную с первым 7 и вторым 8 токовыми выходами множительной ячейки 1, первый 9 и второй 10 токостабилизирующие двухполюсники, соединенные с соответствующими первым 4 и вторым 5 токовыми входами канала «Y», двухполюсный преобразователь 11 «сигнал канала «Y» - ток», связанный со вторым 5 токовым входом канала «Y». Первый 9 и второй 10 токостабилизирующие двухполюсники реализованы соответственно на основе первого 14 и второго 15 дополнительных транзисторов, базы которых связаны с источником напряжения смещения 16, а эмиттеры соединены с шиной 17 источника питания через вспомогательные двухполюсники 18 и 19, причем двухполюсный преобразователь 11 «сигнал канала «Y» - ток» включен между вторым 5 токовым входом канала «Y» и эмиттером первого 14 дополнительного транзистора.
Рассмотрим работу АПС на примере анализа схемы фиг.3. При отсутствии светового потока (Ф=0) суммарный ток общей эмиттерной цепи по токовому входу 5 равен коллекторному току транзистора 15, а по токовому входу 4 - коллекторному току транзистора 14:
Iк14≈I18≈Iк15≈I19=I0.
Если под действием светового потока Ф=0 двухполюсный преобразователь 11 сформирует выходной ток iф, то это создаст дополнительный ток общей эмиттерной цепи множительной ячейки 1 по входу 5
iф=ФSф,
где Sф - крутизна преобразования светового потока Ф в ток iф, определяющаяся свойствами двухполюсника 11.
Данное приращение iф поступает в эмиттер транзистора 14 и создает противофазное изменение тока коллектора этого транзистора (iк14=iф=SФ), что является условием четырехквадрантного перемножения сигналов «X» и «Y»:
uвых=КxuxФY,
где Кх - параметр перемножителя.
Предлагаемый АПС может эффективно использоваться в качестве «миксера» двух неэлектрических сигналов.
В качестве перемножающей ячейки 1 могут применяться и другие (по сравнению с фиг.1) модификации схемы Джильберта (например, фиг.4).
Анализ свойств заявляемого АПС (фиг.5, фиг.6) показывает, что предлагаемое техническое решение обеспечивает удовлетворительную для многих применений погрешность выполнения данной математической операции над электрическим (ux) и неэлектрическим (Ф) сигналами.
Таким образом, АПС фиг.3 обеспечивает четырехквадрантное перемножение, что позволяет использовать его для построения различных измерительных систем, например, в сфере оптической обработки информации и т.п.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Патент GB 2.318.470, H03f 3/45.
2. Патент ЕР 1.369.992.
3. Патент США №5.874.857.
4. Патент США №6.456.142, фиг.8.
5. Патент США №3.931.583, фиг.9.
6. Патентная заявка США №2007/0139114, фиг.1.
7. Патентная заявка США №2005/0073362, фиг.1.
8. Патент США №5.057.787.
9. Патентная заявка WO 2004/041298.
10. Патент США №5.389.840, фиг.1А.
11. Патент США №5.883.539, фиг.1.
12. Патентная заявка США №2005/0052239.
13. Патент США №5.151.625, фиг.1.
14. Патент США №4.458.211, фиг.5.
15. Патентная заявка США №2005/0030096, фиг.6.
16. Патентная заявка США №2007/0090876.
17. Патент США №6.727.755.
18. Патент США №5.552.734, фиг.13, фиг.16.
19. Патентная заявка США №2006/0232334.
20. Патент США №5.767.727.
21. Патент США №6.229.395, фиг.2.
22. Патент США №5.115.409.
23. Патентная заявка США №2005/0231283, фиг.1.
24. Патентная заявка США №2006/0066362, фиг.15.
25. Патент США №5.151.624, фиг.1, фиг.2.
26. Патент США №5.329.189, фиг.2.
27. Патент США №4.704.738.
28. Патент США №4.480.337.
29. Патент США №5.825.231.
30. Патент США №6.211.718, фиг.1, фиг.2.
31. Патент США №5.151.624.
32. Патент США №5.329.189.
33. Патент США №5.331.289.
34. Патент GB №2.323.728.
35. Патентная заявка США №2008/0122540, фиг.1.
36. Патент США №4.965.528.
Claims (1)
- Аналоговый перемножитель двух сигналов, содержащий множительную ячейку (1) на основе двух дифференциальных каскадов, имеющую первый (2) и второй (3) потенциальные входы канала «X», первый (4) и второй (5) токовые входы канала «Y», цепь нагрузки (6), связанную с первым (7) и вторым (8) токовыми выходами множительной ячейки (1), первый (9) и второй (10) токостабилизирующие двухполюсники, соединенные с соответствующими первым (4) и вторым (5) токовыми входами канала «Y», двухполюсный преобразователь (11) «сигнал канала «Y» - ток», связанный со вторым (5) токовым входом канала «Y», отличающийся тем, что первый (9) и второй (10) токостабилизирующие двухполюсники реализованы соответственно на основе первого (14) и второго (15) дополнительных транзисторов, базы которых связаны с источником напряжения смещения (16), а эмиттеры соединены с шиной (17) источника питания через вспомогательные двухполюсники (18) и (19), причем двухполюсный преобразователь (11) «сигнал канала «Y» - ток» включен между вторым (5) токовым входом канала «Y» и эмиттером первого (14) дополнительного транзистора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008138297/09A RU2389072C1 (ru) | 2008-09-25 | 2008-09-25 | Аналоговый перемножитель двух сигналов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008138297/09A RU2389072C1 (ru) | 2008-09-25 | 2008-09-25 | Аналоговый перемножитель двух сигналов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008138297A RU2008138297A (ru) | 2010-03-27 |
| RU2389072C1 true RU2389072C1 (ru) | 2010-05-10 |
Family
ID=42138141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008138297/09A RU2389072C1 (ru) | 2008-09-25 | 2008-09-25 | Аналоговый перемножитель двух сигналов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2389072C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2450353C1 (ru) * | 2011-04-13 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Аналоговый смеситель двух сигналов с выходным каскодом |
-
2008
- 2008-09-25 RU RU2008138297/09A patent/RU2389072C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2450353C1 (ru) * | 2011-04-13 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Аналоговый смеситель двух сигналов с выходным каскодом |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008138297A (ru) | 2010-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103091552B (zh) | 预校准电能计量电路及校准方法 | |
| US20070270116A1 (en) | Extended range RMS-DC converter | |
| CN101446494A (zh) | 一种用于星载光纤陀螺的温度检测电路 | |
| CN208506629U (zh) | 一种基于远端反馈的供电电路 | |
| CN109813455A (zh) | 一种cmos温度传感器 | |
| CN101556169A (zh) | 一种微电流放大器 | |
| EP1538450A1 (en) | Electrical power meter | |
| RU2389072C1 (ru) | Аналоговый перемножитель двух сигналов | |
| CN201181220Y (zh) | 一种空间用微电流放大器 | |
| RU2388137C1 (ru) | Комплементарный каскодный дифференциальный усилитель с управляемым усилением | |
| RU2389073C1 (ru) | Аналоговый перемножитель двух сигналов | |
| RU2331964C1 (ru) | Преобразователь "напряжение-ток" | |
| CN202281803U (zh) | 预校准电能计量电路 | |
| RU2384938C1 (ru) | Комплементарный дифференциальный усилитель с управляемым усилением | |
| CN102882480A (zh) | 0～10MHz程控宽带运算放大器 | |
| Tapashetti et al. | Design and simulation of op amp integrator and its applications | |
| CN105137052B (zh) | 一种血糖仪产品的校准电路 | |
| RU2394358C1 (ru) | Низковольтный аналоговый перемножитель напряжений | |
| RU2389071C1 (ru) | Аналоговый перемножитель напряжений | |
| RU2419189C1 (ru) | Аналоговый перемножитель напряжений с низковольтным питанием | |
| CN102006014A (zh) | 一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路 | |
| WO2020057371A1 (zh) | 一种电压转脉宽调制信号电路 | |
| RU2382405C1 (ru) | Аналоговый перемножитель напряжений | |
| RU2389130C1 (ru) | Каскодный дифференциальный усилитель с управляемым усилением | |
| RU2421897C1 (ru) | Управляемый комплементарный дифференциальный усилитель |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130926 |