SU1478230A1 - Analog four-quadrant multiplier - Google Patents
Analog four-quadrant multiplier Download PDFInfo
- Publication number
- SU1478230A1 SU1478230A1 SU874268698A SU4268698A SU1478230A1 SU 1478230 A1 SU1478230 A1 SU 1478230A1 SU 874268698 A SU874268698 A SU 874268698A SU 4268698 A SU4268698 A SU 4268698A SU 1478230 A1 SU1478230 A1 SU 1478230A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- voltage
- field
- output
- sources
- effect transistor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретени вл етс расширение динамического диапазона, повышение точности и снижение потребл емой мощности. Аналоговый четырехквадрантный перемножитель содержит три преобразовател напр жени в ток, два преобразовател ток-напр жение, два резистора нагрузки, двадцать четыре усилительных полевых транзистора, шесть регулируемых источников напр жени смещени , двенадцать регулируемых источников напр жени сопр жени , две шины питани , шину опорного напр жени , две входные шины первого сигнала-сомножител , две входные шины второго сигнала-сомножител , две выходные шины. Работа перемножител основана на реализации метода переменной крутизны. 6 ил.The invention relates to electrical computing devices and can be used in analog computers. The aim of the invention is to expand the dynamic range, increase accuracy and reduce power consumption. An analog four-quadrant multiplier contains three voltage-to-current converters, two current-voltage converters, two load resistors, twenty-four amplifying field-effect transistors, six adjustable bias voltage sources, twelve adjustable mains voltage sources, two power supply buses, and a reference voltage bus two input buses of the first signal multiplier, two input buses of the second signal multiplier, two output buses. The operation of the multiplier is based on the implementation of the variable steepness method. 6 Il.
Description
Изобретение относитс к электрическим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.The invention relates to electrical computing devices and can be used in analog computers.
Целью изобретени вл етс расширение динамического диапазона, повышение точности и снижение потребл емой мощности.The aim of the invention is to expand the dynamic range, increase accuracy and reduce power consumption.
На фиг, изображена функциональна схема аналогового четырехквод- рантного перемножител ;на фиг. 2 - функциональна схема с первого по четвертый регулируемых источников напр жени смещений; на фиг. 3 - функциональна схема п того, и шестого регулируемых источников напр жени смещени ; на фиг. 4 - функциональна схема первого, второго, п того , шестого, одиннадцатого и двенадцатого регулируемых источников напр жени сопр жени ; на фиг. 5 - функциональна схема третьего, четвертого и с седьмого по дес тый регулируемых источников напр жени сопр жени ; на фиг. 6 - график зависимости выходных токов третьего преобразовател напр жени в ток от входного напр жени (сплошна лини ), а также график передаточной характеристики третьего преобразовател напр жени в ток, по сн ющий принцип его работы (пунктирна лини ).FIG. 2 is a functional diagram of an analog four quadrant multiplier; FIG. 2 is a functional diagram with first to fourth adjustable sources of bias voltage; in fig. 3 is a functional diagram of a fifth and sixth adjustable bias voltage source; in fig. 4 is a functional diagram of the first, second, fifth, sixth, eleventh, and twelfth regulated sources of mating voltage; in fig. 5 is a functional diagram of the third, fourth, and seventh to tenth controlled voltage sources; in fig. 6 is a plot of the output currents of the third voltage-to-current converter versus the input voltage (continuous line), as well as a graph of the transfer characteristic of the third voltage-to-current converter explaining its principle of operation (dashed line).
Перемножитель содержит I фиг,1-4) первый 1, второй 2 и третий 3 преоб4ЬThe multiplier contains the I figs, 1-4) first 1, second 2 and third 3
0000
toto
соwith
разователи напр жени в ток, первый 4 и второй 5 преобразователи ток - напр жение, первый 6 и второй 7 резисторы нагрузки.с первого по двадцать четвертый усилительные полевые транзисторы 8-31, с первого по шестой регулируемые источники 32-37 на- шр жени смещени ,с первого по двенадцатый регулируемые источники 38-49 напр жени сопр жени , первую 50 и вто- jpyio 51 шипы питани , шипу 52 опорного напр жени ,первую 53 и вторую 54 входные шины первого сигнала-сомножител , первую 55 и вторую 56 входные шины второго сигнала-сомножител , первую 57 и вторую 58 выходные шины, двадцать п тый 59 и двадцать шестой 60, усилительные полевые транзисторы, первый регулируемый источник 61 тока смещени , первый-62 и второй 63 выводы , вход 64 управлени , двадцать седьмой 65 и двадцать восьмой 66 усилительные полевые транзисторы, второй регулируемый источник 67 тока смещени , первый 68 и второй 69 выводы , вход 70 управлени , с двадцать дев того по тридцать второй усилительные полевые транзисторы 71-74, первый регулируемый источник 75 тока сопр жени , первый 76 и второй 77 выводы , вход 78 управлени , с тридцать третьего по тридцать шестой усилительные полевые транзисторы 79-82, второй регулируемый источник 83 тока сопр жени , первый 84 и второй 85 выводы, выход 86 управлени .voltage converters to current, first 4 and second 5 current-voltage converters, first 6 and second 7 load resistors. from first to twenty fourth amplifying field effect transistors 8-31, first to sixth adjustable sources 32-37 of voltage displacement, from the first to the twelfth adjustable voltage sources 38-49, the first 50 and second power spikes 51, the reference voltage spike 52, the first 53 and second 54 input buses of the first signal multiplier, the first 55 and second 56 input tires of the second signal multiplier, the first 57 and the second 58 e tires, twenty-fifth fifth and twenty-sixth 60, amplifying field effect transistors, first adjustable bias current source 61, first 62 and second 63 pins, control input 64, twenty seventh 65 and twenty eighth 66 amplifying field transistors, second adjustable source 67 bias current, first 68 and second 69 pins, control input 70, from twenty-ninth to thirty-second amplifying field effect transistors 71-74, first adjustable source 75 of the current, first 76 and second 77 pins, control input 78, from the thirty-third thirty sh stand amplifying FETs 79-82, second adjustment current source 83 interface, the first 84 and second 85 terminals, a control output 86.
Перемножитель работает следующим образом,The multiplier works as follows,
Принцип действи основан на методе переменной крутизны. При подаче на вход третьего преобразовател 3 напр жени в ток напр жени второго сигнала-сомножител на его выходах протекают токи, разность которых описываетс выражениемThe principle of operation is based on the variable slope method. When a third voltage converter 3 is applied to the input, the second signal-multiplier voltage at its outputs flows currents, the difference of which is described by the expression
I1-LL 4K3Јp(V0H-Vb2)Vv, (1) где 1ц ,1.1} - выходные токи третьегоI1-LL 4K3Јp (V0H-Vb2) Vv, (1) where 1ts, 1.1} - output currents of the third
преобразовател 3 напр жени в ток; посто нные параметры; Напр жение второго сигнала-сомножител ; коэффициент, учитывающий крутизну усилительны полевых транзисторов. При этом первый выходной ток третьего преобразовател 3 напр жени в тек посредством первого преобразо Bl V&2 V,,voltage-to-current converter 3; fixed parameters; The voltage of the second signal multiplier; coefficient taking into account the steepness of field-effect transistors. In this case, the first output current of the third voltage converter 3 to the tech is through the first converter Bl V & 2 V ,,
КTO
00
00
5five
00
5five
00
5five
00
5five
вател ток - напр жение 4, в качестве которого может быть использован диодно включенный транзистор(полевой или МДП), измен ет крутизну первого преобразовател 1 напр жени в ток вследствие изменени значений напр жени между первым и вторым выводами первого 32 и второго 33 .регулируемых источников напр жени смещени и первого 38, второго 39, третьего 40 и четвертого 41 регулируемых источников напр жени сопр жени . Одновременно с этим второй выходной ток третьего преобразовател 3 напр жени в ток посредством второго преобразовател 5 ток - напр жение измен ет крутизну второго преобразовател 2 напр жени в ток вследствие изменени значений напр жени между первым и вторым выводами третьего 34 и четвертого 35 регулируемых источников напр жени смещени и п того 42, шестого 43, седьмого 44 и восьмого 45 регулируемых источников напр жени сопр жени .the current-voltage-4 transducer, which can be used as a diode-switched transistor (field or MIS), changes the steepness of the first voltage-current converter 1 due to a change in the voltage values between the first and second terminals of the first 32 and second 33 controlled sources the bias voltages of the first 38, second 39, third 40 and fourth 41 controlled voltage sources. At the same time, the second output current of the third voltage-to-current converter 3 through the second current-to-voltage converter 5 changes the steepness of the second voltage-to-current converter 2 due to a change in the voltage values between the first and second terminals of the third 34 and fourth 35 regulated voltage sources the offset and the fifth 42, sixth 43, seventh 44 and eighth 45 adjustable sources of voltage mate.
Соответствующие значени выходных токов первого 1 и второго 2 преобразователей напр жени в ток при подаче на их входы напр жени первого сигнала-сомножител описываютс выражени миThe corresponding values of the output currents of the first 1 and second 2 voltage-to-current transducers when the voltage of the first signal factor is supplied to their inputs are described by the expressions
Ц КЭФОЪ+УУ+УХ) ; is.K cva-Vy-v)2;C KEFO + UU + UH); is.K cva-Vy-v) 2;
(V6+Vy-V, f ; (2)(V6 + Vy-V, f; (2)
I9.,(Vb-Vy+V, f, где I1M , ,I9., (Vb-Vy + V, f, where I1M,,
Д2.2 токи на выходах соответственно первого 1 и второго 2 преобразователей напр жени в ток; V4 - напр жение первого сигнала-сомножител , D2.2 currents at the outputs of the first 1 and second 2 voltage to current converters, respectively; V4 - voltage of the first signal multiplier,
Выходной ток перемножител описываетс выражениемThe output current of the multiplier is described by
1вы (IM+IU.)-(IU+II-B). (3)1y (IM + IU.) - (IU + II-B). (3)
Подставив .в (3) выражение (2),Substituting .in (3) expression (2),
получаемwe get
1Ьы 4K3opVxVy .(4)1By 4K3opVxVy. (4)
Выходное напр жение описываетс выражениемThe output voltage is described by the expression
Чьыг 4K3cpR V, Vy , ,(5)Chyg 4K3cpR V, Vy,, (5)
где R - величина сопротивлени идентичных первого 6 и второго 7 резисторов нагрузки. На фиг.2 показан пример построени первого 32, второго 33, третьего 34 и четвертого 35 регулируемых источников напр жени смещени . Разность потенциалов между первым 62 и вторым 63 выводами схемы (фиг.2) равнаwhere R is the resistance value of identical first 6 and second 7 load resistors. Figure 2 shows an example of the construction of the first 32, second 33, third 34 and fourth 35 controlled sources of bias voltage. The potential difference between the first 62 and second 63 terminals of the circuit (figure 2) is equal to
-fl/Kn+{l/K(-fl / Kn + {l / K (
I/Kn+Nl/Kp+Vnepn +VnOPp , (6)I / Kn + Nl / Kp + Vnepn + VnOPp, (6)
где I - значение тока первого регулируемого источника 61 тока смещени ;where I is the current value of the first controlled bias current source 61;
К„,Кр - крутизна соответственно двадцать п того 59 и двадцать шестого 60 усилительных полевых транзисторов;К „, Кр - slope, respectively, of twenty-five and 59 and twenty-sixth 60 amplifying field-effect transistors;
УЛОР.П ULOR.P
ПОР Р пороговые напр жени этих транзисторов.POR P threshold voltages of these transistors.
Разность потенциалов между первым 68 и вторым 69 выводами п того 36 и шестого 37 регулируемых источников напр жени смещени (фиг.З) описываетс выражением, аналогичным выражению (6).The potential difference between the first 68 and second 69 pins of the fifth 36 and the sixth 37 adjustable bias voltage sources (Fig. 3) is described by an expression similar to expression (6).
На фиг. 4 изображена функциональна схема первого 38 и второго 39 регулируемых источников напр жени сопр жени . При выборе отношени ширины канала к длине канала двадцать дев того усилительного полевого транзистора 71 в дев ть раз меньше отношени ширины канала к длине канала тридцатого усилительного полевого транзистора 72, размеры которого совпадают с размерами каналов первого 8 и второго 9 усилительных полевых транзисторов первого преобразовател 1 напр жени в ток, напр жение между первым 7-6 и вторым 77 выводами определ етс разностью напр жений затвор-исток двадцать дев того 71 и тридцатого 72 усилительных полевых транзисторов, которое равноFIG. 4 shows a functional diagram of the first 38 and second 39 adjustable voltage sources. When choosing the ratio of the channel width to the channel length of the twenty-nine amplifying field-effect transistor 71 is nine times smaller than the ratio of the channel width to the channel length of the thirtieth amplifying field-effect transistor 72, whose dimensions coincide with the channel sizes of the first 8 and second 9 amplifying field-effect transistors of the first converter 1 voltage to current, the voltage between the first 7-6 and the second 77 pins is determined by the difference of the gate-source voltages of the twenty-ninth 71 and thirtieth 72 amplifying field-effect transistors, which is
2т№(7)2t№ (7)
где I - значение тока первого регулируемого источника 75 тока сопр жени .where I is the current value of the first controlled source 75 of the current.
Аналогичным образом выполнены третий 40 и четвертый 41 регулируемые источники напр жени сопр жени (фиг.5).The third 40 and fourth 41 adjustable voltage sources of the conjugation voltage (Fig.5) are similarly made.
При реализации перемножител в интегральном исполнении изменение токов всех используемых регулируемых источWhen implementing an integral multiplier, the change in currents of all used controlled sources
782306782306
ников тока пропорционально при температурных изменени х окружающей среды. В соответствии с этим пропорционально измен ютс и напр жени регулируемых источников напр жени смещени , что приводит к сохранению точности преобразовани перемножител в широком диапазоне температур,Current nicknames are proportional to temperature changes in the environment. In accordance with this, the voltages of the controlled bias voltage sources vary in proportion, which leads to the preservation of the conversion accuracy of the multiplier over a wide range of temperatures,
IQ Таким образом, в аналоговом четы- рехквадрантном перемнсжителе отсутствует св зь между точностью преобразовани , значением тока потреблени и значением максимально допустимого IQ Thus, in the analog four-quadrant alternator there is no connection between the conversion accuracy, the value of the current consumption and the value of the maximum permissible value.
15 входного напр жени . Это приводит к тому, что максимально допустимое входное напр жение перемножутел ограничиваетс лишь допустимыми параметрами технологического процесса .15 input voltage This leads to the fact that the maximum permissible input voltage of the multiplier is limited only by the permissible parameters of the technological process.
2Q производства полевых транзисторов: напр жением пробо сток-исток, напр жением пробо диэлектрика затвора в случае использовани МДП-транзисто- ров, а также значением напр жени 2Q of the production of field-effect transistors: the voltage of the drain-source voltage, the voltage of the gate dielectric in the case of MIS transistors, as well as the voltage value
25 используемых источников питани . Кроме того, посто нный уровень точности преобразовани сохран етс во всем используемом диапазоне напр жений. Величина тока потреблени перемножи30 тел вли ет лишь на значение ширины полосы частот, обрабатываемых без искажений , и не оказывает вли ни на значение точности преобразовани при разных уровн х входного напр жени , т.е. перемножитель обладает сниженной мощностью потреблени .25 used power sources. In addition, a constant level of conversion accuracy is maintained throughout the entire voltage range used. The magnitude of the current consumption of the multiplications of the tel affects only the value of the bandwidth processed without distortion and does not affect the value of the conversion accuracy at different input voltage levels, i.e. the multiplier has a reduced power consumption.
Таким образом, аналоговый четырех- квадрантный перемножитель обладает расширенным динамическим диапазоном,Thus, the analog quad quadrant multiplier has an extended dynamic range,
40 повышенной точностью преобразовани и сниженной мощностью потреблени .40 increased conversion accuracy and reduced power consumption.
3535
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874268698A SU1478230A1 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Analog four-quadrant multiplier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874268698A SU1478230A1 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Analog four-quadrant multiplier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1478230A1 true SU1478230A1 (en) | 1989-05-07 |
Family
ID=21313471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874268698A SU1478230A1 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Analog four-quadrant multiplier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1478230A1 (en) |
-
1987
- 1987-04-24 SU SU874268698A patent/SU1478230A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент US № 3689752, кл. 235- 194, опублик. 1972. IEEE Journal of Solid-State Circuits, vsc-21, 1986, № 6, pp. 1120- 1122, fig. la. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3914702A (en) | Complementary field-effect transistor amplifier | |
US5099146A (en) | Controlled threshold type electric device and comparator employing the same | |
US4825145A (en) | Constant current circuit | |
US3984780A (en) | CMOS voltage controlled current source | |
US4377789A (en) | Operational amplifier employing complementary field-effect transistors | |
KR950004709A (en) | MOS Differential Voltage-to-Current Conversion Circuit | |
US3813595A (en) | Current source | |
US4071777A (en) | Four-quadrant multiplier | |
US4356453A (en) | Reduced noise-improved gain transistor circuit | |
KR100195382B1 (en) | Supply current compensation circuit | |
KR920010237B1 (en) | Amplifier | |
JPH05225364A (en) | Variable-resistance type mosfet analog multiplier | |
US5043652A (en) | Differential voltage to differential current conversion circuit having linear output | |
US4068184A (en) | Current mirror amplifier | |
SU1478230A1 (en) | Analog four-quadrant multiplier | |
US4656436A (en) | CMOS transconductance circuit with triode mode input | |
JP3081210B2 (en) | Linear gain amplifier | |
SU1478229A1 (en) | Analog four-quadrant multiplier | |
US4761615A (en) | Voltage repeater circuit with low harmonic distortion for loads with a resistive component | |
EP0580920A1 (en) | Integrated capacitance multiplier and RC circuit | |
CN108919876B (en) | Reference source | |
US4820999A (en) | Method and apparatus for amplifying signals | |
KR0158625B1 (en) | Bipola transistor circuit having free collector node | |
KR20000013815A (en) | Input circuit of integrator | |
SU1487070A1 (en) | Analog four-quadrant multiplier |