SU1487070A1 - Аналоговый четырехквадрантный умножитель - Google Patents

Description

<p>Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам, осуществляющим перемножение сигналов на основе нормировки токов дифференциальной пары транзисторов, и мо2</p> <p>жет быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является расширение частотного диапазона преобразования. Аналоговый четырехквадратный умножитель содержит с первого по третий преобразователи напряжение - ток 1,</p> <p>2, 3 с первого по третий преобразователи ток - напряжение 4, 5, 6, первый источник тока 7, первый и второй отражатели тока 8 и 9, четвертый преобразователь напряжение - ток 10, первую и вторую входные шины первого сигнала-сомножителя 11 и 12, четвертый преобразователь ток — напряжение 13, второй источник тока.14, первую и вторую входные шины 15 и 16 второго сигнала-сомножителя, первую и вторую выходные шины 17 и 18.·</p> <p>2 з.п. ф-лы, 3 ил.</p> <p>фиг 1</p> <p>3</p> <p>1087070</p> <p>4</p> <p>Изобретение относится к электрическим вычислительным устройствам, осуществляющим перемножение сигналов на основе нормировки токов дифферен- $ циальной пары транзисторов, и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.</p> <p>Цель изобретения - расширение частотного диапазона преобразования.</p> <p>На фиг.1 представлена функциональная схема аналогового четырехквадрантного умножителя; на фиг.2, 3 - функциональные схемы преобразователя напряжение -ток и регулируемого источ- 15 ника напряжения смещения изображены соответственно.</p> <p>На фиг.1-3 обозначены с первого по третий преобразователи 1-3 напряжение - ток, с первого по третий пре- 20 образователи 4-6 ток - напряжение, первый источник 7 тока, первый и второй отражатели 8 и 9 тока, четвертый преобразователь 10 напряжение - ток, первая и вторая входные 25 шины 11 и 12 первого сигнала-сомножителя, четвертый преобразователь 13 ток - напряжение, второй источник 14 тока, первая и вторая входные шины 15 и 16 второго сигнала-сомножи- 30 теля, первая и вторая выходные шины 17 и 18, с первого по шестой усилительные полевые транзисторы 19 - 24, первый и второй регулируемые источники 25 и 26 тока, первый и второй повторители 27 и 28 напряжения, первый и второй регулируемые источники 29 и 30 напряжения смещения, первый и второй входы 31 и 32, первый и второй выходы 33 и 34,вход 35 уп- дд равления напряжением смещения, вход 36 управления током смещения, первая и вторая шины 37 и 38 питания, первый и второй выводы 39 и 40 регулируемого источника напряжения смещения,^ первый и второй усилительные полевые транзисторы 41 и 42 η-шипа, первый и второй усилительные полевые транзисторы 43 и 44 р-типа, пятый регулируемый источник 45 тока и вход 46 управления напряжением смещения.</p> <p>Аналоговый четырехквадрантный умножитель работает следующим образом..</p> <p>Выходные токи по первой и второй выходным шинам 17 и 18 связаны с напряжениями на первом и втором входах четвертого преобразователя 10 напряжение - ток соотношениями</p> <p>где - крутизна идентичных усилительных полевых транзисторов четвертого преобразователя 10 напряжение - ток;</p> <p>I, - ток третьего и четвертого регулируемых источников 25 и 26 тока;</p> <p>И, 5 иг - напряжения на первом и втором входах четвертого преобразователя 10 напряжение ток. ·</p> <p>Вычитая выражение (2) из выражения (1), получают'соотношение между разностью выходных токов и напряжением на первом и втором входах</p> <p>Чь,,, &lt;3&gt;</p> <p>Из выражения (3) видно, что величина члена, стоящего перед круглыми скобками, постоянна в случае, если ток третьего и четвертого регулируемых источников 25 и 26 тока постоянен. Таким образом, задавая определенные значения этого тока, можно получать постоянную крутизну преобразования, зависящую от тока.</p> <p>Разность выходных токов на первом и втором отражателях 8 и 9 токов связана с напряжением сигналов-сомножителей :</p> <p>где и,, и</p> <p>_Ι з«и*иГ</p> <p>(4)</p> <p>напряжения первого и второго сигналов-сомножителей,</p> <p>- коэффициент умножения. Подставляя выражение (4) в выражение (3), получают</p> <p>и4-иг=к'и,иг (5)</p> <p>где К - коэффициент пропорциональности.</p> <p>I</p> <p>Изменить коэффициент умножения умножителя можно путем изменения величины тока второго источника 14 тока.</p> <p>Умножитель обеспечивает независимость диапазона входных сигналовсомножителей, при которых выполняется выражение (3), от величины тока третьего и четвертого регулируемых источников 25 и 26 тока.</p> <p>5</p> <p>1487070</p> <p>6</p> <p>Изображенная на фиг.З функциональная схема регулируемого источника напряжения смещения представляет собой дифференциальный каскад со стопроцентной отрицательной обратной связью. Так как девятый и десятый усилительные полевые транзисторы 43 и 44 идентичны, то через седьмой и восьмой усилительные полевые транзисторы 41 и 42 протекают одинаковые токи. Вследствие того, что пятый источник 45 тока управляется напряжением с выхода четвертого преобразователя 13 ток - напряжение, то значение его тока следит за значением тока второго источника 14 тока, а следовательно пропорционально этому току изменяется и разйость потенциала между затворами седьмого и восьмого усилительных полевых транзисторов 41 и 42. Если ток пятого источника 45 тока принято равным удвоенному значению выходного тока четвертого преобразователя 13 /ток - напряжение и выбрать топологические размеры восьмого и первого усилительных полевых транзисторов 42 и 19, равными а отношение ширины канала к длине канала седьмого усилительного полевого транзистора 41 в 9 раз меньше отношения ширины канала к длине канала восьмого усилительного полевого транзистора 42, то разность потенциалов между затворами седьмого и восьмого усилительных полевых транзисторов 41 и 42</p> <p>Такая величина требуется для нормальной работы умножителя.</p> <p>Аналоговый четырехквадратный умножитель обладает более широким диапазоном частот преобразования.</p>

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Аналоговый четырехквадрантный умножитель, содержащий идентичные первый и второй преобразователи напряжение - ток, третий преобразователь напряжение - ток, первый, второй и третий преобразователи ток напряжение и первый источник тока, первый вывод первого источника тока соединен с входом первого преобразователя ток - напряжение, выход которого соединен с входом управления током смещения третьего преобразователя напряжение - ток, первый и второй выходы которого соединены с входами соответственно второго и третьего преобразователей ток - напряжение, выходы которых соединены с входами управления током смещения соответственно первого и второго преобразователей напряжение - ток, причем первый выход первого преобразователя напряжение - ток соединен с первым выходом второго преобразователя напряжение - ток, а второй выход первого преобразователя напряжение - ток соединен с вторым выходом второго преобразователя напряжение - ток, первый вход первого преобразователя напряжение - ток соединен с вторым входом второго преобразователя напряжение - ток и является первой входной шиной первого сигнала-сомножителя .умножителя, второй вход первого преобразователя напряжение - ток соединен с первым входом второго преобразователя напряжеI

   ние - ток и является второй входной шиной первого сигнала-сомножителя умножителя, первый и второй входы третьего преобразователя напряжение ток являются соответственно первой и второй входными шинами второго сигнала-сомножителя умножителя, о тличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены первый и второй отражатели тока, четвертый преобразователь напряжение - ток, четвертый преобразователь ток - напряжение и второй источник тока, причем входы первого и второго отражателей тока соединены соответственно с первым и вторым выходами первого преобразователя напряжение - ток выходы первого и второго отражателей тока соединены соответственно с первыми входом и выходом и вторыми входом и выходом четвертого преобразователя напряжение - ток, входы управления током смещения и напряжением смещения которого объединены между собой и соединены с выводом четвертого преобразователя ток - напряжение, вход которого соединен с выходом второго источника тока, первый и второй выходы четвертого преобразователя напряжение - ток являются соответст7

   1487070

   8

   венно первой и второй выходными шинат умножителя.
2. 2. Умножитель по п. 1, отличающийся тем, что четвертый преобразователь напряжение - ток содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой усилительные полевые транзисторы, третий и четвертый регулируемые источники тока, первый и второй .повторители напряжения и первый и второй регулируемые источники напряжения смещения, причем затвор первого усилительного полевого транзистора соединен с затвором третьего усилительного полевого* транзистора и с первым выводом первого регулируемого источника напряжения смещения, второй вывод которого соединен с затвором пятого усилительного полевого транзистора, исток которого соединен с истоком третьего транзистора и выходом второго усилительного полевого повторителя напряжения, сток пятогр усилительного полевого транзистора соединен со стоком четвертого усилительного полевого транзистора и является вторым выходом четвертого преобразователя напряжение - ток, затвор второго усилительного полевого транзистора соединен с затвором четвертого усилительного полевого транзистора и первым выводом второго регулируемого источника напряжения смещения, второй вывод которого соединен с затвором шестого усилительного полевого транзистора, исток которого соединен с истоком четвертого усилительного полевого транзистора и выходом первого повторителя напряжения, сток шестого усилительного полевого транзистора соединен со стоком третьего усилительного полевого транзистора и является первым выходом четвертого преобразователя напряжение - ток, первый йывод третьего регулируемого источника тока соединен с входом первого повторителя напряжения и истоком первого усилительного полевого транзистора, первый вывод четвертого регулируемого источника тока соединен с входом второго повторителя напряжения и истоком второго усилительного полевого транзистора, затворы первого

   и второго усилительных полевых транзисторов являются соответственно первым и вторым входами четвертого преобразователя напряжение - ток, входы управления третьего и четвертого регулируемых источников тока соединены между собой и являются входом управления током смещения четвертого преобразователя напряжение - ток, входы управления первого второго регулируемых источников напряжения смещения соединены между собой и являются входом управления напряжением смещения четвертого преобразователя напряжение - ток, вторые выводы третьего и четвертого регулируемых источников тока соединены с второй шиной питания, а стоки первого и второго усилительных полевых транзисторов соединены с первой шиной питания.
3. 3. Умножитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности преобразования в широком диапазоне температур, первый и второй регулируемые источники напряжения смещения содержит каждый седьмой и восьмой усилительные полезные транзисторы η-типа проводимости, идентичные девятый и десятый усилительные полевые транзисторы р-типа проводимости и пятый регулируемый источник тока, причем затвор седьмого усилительного полевого транзистора является первым выводом регулируемого источника напряжения смещения, сток седьмого усилительного полевого транзистора соединен с затвором и стоком девятого усилительного полевого транзистора и затвором десятого усилительного полевого транзистора, сток которого соединен с затвором и стоком восьмого усилительного полевого транзистора и является вторым выводом регулируемого источника напряжения смещения, истоки седьмого и восьмого усилительных полевых транзисторов соединены. с первым выводом пятого регулируемого источника тока, второй вывод которого соединен с второй шиной питания, а его вход управления является вхот дом управления напряжением смещения четвертого преобразователя напряжение - ток.

   1487070

   «ζ

   физЗ