Умножитель на основе переменной крутизны.

Такие умножители называют также умножителями (перемножителями) с нормировкой токов. Их основой является управляемый напряжением дифференциальный делитель тока. Для обеспечения работы в четырех квадрантах используется три дифференциальных усилителя. Это так называемое множительное ядро, схема которого приведена на рис. 10.93. Оно входит в том или ином виде в схемы различных серийных интегральных умножителей.

Схема множительного ядра

Рис. 10.93. Схема множительного ядра

В нем токи каждого из соединенных параллельно дифференциальных каскадов на транзисторах VT1, VT2 и VT3, VT4 задаются дифференциальным каскадом на транзисторах VT5, VT6. Поскольку в цепь их эмиттеров включен генератор тока /0, то напряжение Uy только перераспределяет ток между транзисторами, а общее значение его остается постоянным и равным /0.

Поскольку в зависимости от полярности напряжения Uy увеличиваются или уменьшаются рабочие токи разных дифференциальных каскадов VT1...VT4, то смена полярности этого напряжения приводит к изменению знака выходного сигнала. Благодаря этому обеспечивается работа во всех четырех квадрантах.

При Rl = R2 = Rn выходной сигнал множительного ядра определяется выражением

Известно, что для одиночного дифференциального каскада значение UBых определяется уравнением

где срт = 25,6 мВ (25°С) — температурный потенциал; th — гиперболический тангенс.

Поскольку каскады, перераспределяющие токи в зависимости от напряжений Ux и Uy в принципе одинаковы, то одинаково их влияние на выходной сигнал и можно записать:

При малых значениях входных сигналов Ux < < 2срг, Uy < <т уравнение (10.54) существенно упрощается:

где Кп = - RHI0(г)2 — коэффициент передачи множительного ядра.

Из формулы (10.55) видно, что при малых входных напряжениях выходной сигнал каскада пропорционален их произведению и зависит от тока /0, сопротивлений в коллекторных цепях RH и температурного потенциала ф7.

На основе данной схемы разработан и выпускается интегральный перемножитель 140МА1. Его недостатки: малые входные сигналы и температурная зависимость характеристик преобразования.

Аналогично выполнены и более современные высокочастотные перемножители типа 526ПС1, 526ПС2. У них имеются внутренние делители напряжений и цепи температурной стабилизации, что позволяет уменьшить количество навесных компонентов. Их рабочий диапазон частот значительно шире, чем у микросхем 140МА1, и составляет десятки МГц.

При входных напряжениях, больших нескольких срт, к входам пере- множителя приходится подключать логарифмирующие устройства, улучшающие линейность функции перемножения.

Упрощенная принципиальная схема ИМС перемножителя с нормировкой токов типа К525ПС1 приведена на рис. 10.94.

Упрощенная принципиальная схема ИМС перемножителя типа К525ПС1

Рис. 10.94. Упрощенная принципиальная схема ИМС перемножителя типа К525ПС1

Устройство содержит сложный дифференциальный каскад на транзисторах VT7...VT10. Перекрестные связи коллекторов этих транзисторов обеспечивают инверсию сигналов, необходимую для четырехквадрантного умножения. Входные каскады на транзисторах VT3...VT6 и VT11...VT14 преобразуют входные напряжения UxnUyB токи. С помощью транзисторов в диодном включении VT1...VT2 происходит логарифмирование токового сигнала по входу Y. Антилогарифмирование сигнала Y и умножение его на сигнал X осуществляется усилителем на транзисторах VT7...VT10.

Выходное напряжение перемножителя определяется из соотношения

где 1Х и Iy — токи, протекающие через резисторы Rx и Ry; 1рх и 1ру — рабочие токи в каналах X и Y; К =----масштабный коэффициент.

ipyRxRy

Все приведенные на рис. 10.94 резисторы, кроме R1 и R2, являются внешними. Их выбор зависит от конкретных требований к перемножи- телю.

Для получения на выходе перемножителя нулевого напряжения при равных нулю входных напряжениях предусмотрена подстройка с помощью переменных резисторов R4 и R5. Если перемножитель работает только при одной полярности одного из входных сигналов, то он называется смещенным. Для превращения четырехквадрантного перемножителя в смещенный достаточно на один из входов подать такое постоянное смещение, при котором сигналы на этом входе всегда оказываются меньше напряжения смещения.

Аналогично К525ПС1 построены схемы более современных пере- множителей К525ПС2 и К525ПСЗ. Для получения выходного сигнала относительно общего провода в них введен выходной ОУ. Эти перемно- жители имеют улучшенные характеристики перемножения, большие значения входных сигналов, более широкий диапазон частот и характеризуются меньшим количеством навесных элементов.

Аналоговые перемножители используются в тех случаях, когда требуются различные нелинейные и параметрические преобразования аналоговых сигналов.

На основе аналоговых перемножителей строятся разнообразные электронные устройства: делители напряжений; удвоители и делители частоты; амплитудные и балансные модуляторы; компрессоры; эспандеры и др.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >