BE905923R

BE905923R - Telecommuncatie-inrichting en daarin gebruikte ketens.

Info

Publication number: BE905923R
Application number: BE2/61112A
Authority: BE
Inventors: Cannaerts J
Original assignee: Bell Telephonemfg Cy N V
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1987-06-16

Abstract

Impedantienetwerk, welke bijvoorbeeld een uitganssignaal (VO) veschaft als een produkt van eerste (V1) en tweede (V2) ingangssignalen. In een eerste keten (OA1/2, NM1) wordt een impedantie (R3) verwezenlijkt, die omgekeerd evenredig is met V1, en in een tweede keten (OA3, NM2) wordt V2 vermenigvuldigd met een faktor die omgekeerd is met R3 zodat het gewenste uitgangssignaal (VO) wordt verkregen.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   VERBETERINGSOKTROOI 
BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY
Naamloze Vennootschap Francis Wellesplein 1 B-2018 Antwerpen
België Aanvraag voor een tweede verbeteringsoktrooi aan het 
 EMI1.1 
 Belgische oktrooi nr. OT. l1 ingediend op 16 december 1986 voor : TELECOMMUNICATIE-INRICHTING EN DAARIN GEBRUIKTE KETENS Uitvinder : J. CANNAERTS 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een impedantienetwerk, bijvoorbeeld een vermenigvuldigingsketen, welke een uitgangssignaal voortbrengt dat een funktie, bijvoorbeeld het produkt, is van eerste en tweede ingangssignalen. 



   Vermenigvuldigingsketens zijn algemeen in de techniek bekend, bijvoorbeeld uit   blz.   569-570 van het   boek"Analysis   and Design of Analog Integrated Circuits" door P. R. Gray en anderen, John Wiley en Sons. Deze bekende vermenigvuldigingsketen is van een betrekkelijk ingewikkelde opbouw omdat hij twee verschilspanning-naar-stroomomzetters omvat om de ingangssignalen, die verschilspanningssignalen zijn, naar stromen om te zetten, alsook een vermenigvuldigingsketen omvat om deze stromen te vermenigvuldigen, en een omzetter om het aldus verkregen produkt in een uitgangsspanningssignaal om te zetten. 



   Een doelstelling van de onderhavige uitvinding bestaat erin een impedantienetwerk van het hierboven beschreven type te verschaffen, maar dat van een betrekkelijk eenvoudige opbouw is. 



   Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt doordat het impedantienetwerk omvat : een eerste keten die een eerste impedantie omvat welke funktie is van dit eerste signaal dat aan deze eerste keten wordt gelegd, en een tweede keten die een tweede impedantie omvat welke funktie is van deze eerste impedantie en die dit uitgangssignaal voortbrengt als een funktie van dit 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 tweede signaal en deze tweede impedantie. 



   Een andere kenmerkende eigenschap van het onderhavige impedantienetwerk is dat deze eerste en tweede impedanties gelijk zijn. 



   Nog een ander kenmerk van het onderhavige impedantienetwerk is dat deze tweede keten in staat is om dit tweede ingangssignaal te vermenigvuldigen met een faktor die funktie is van deze eerste impedantie. 



   Er dient opgemerkt dat middelen voor de vermenigvuldiging van een ingangssignaal met een factor, die funktie is van een impedantie, algemeen bekend zijn in de techniek van operationele versterkers. Dergelijke middelen worden bijvoorbeeld gevormd door een operationele versterker met een seriële   ingangsimpedantie,   waaraan het ingangssignaal wordt gelegd, en met een negatieve   terugkoppelimpedantie,   waarbij de vermenigvuldigingsfaktor gevormd wordt door de verhouding van de terugkoppelings-en serie-impedanties. 



   Door gebruik te maken van deze betrekkelijk eenvoudige bekende middelen en door één van deze impedanties funktie van het eerste signaal te maken kan een betrekkelijk eenvoudige vermenigvuldigingsketen verkregen worden. 



   Een andere kenmerkende eigenschap van het onderhavige impedantienetwerk is dat deze eerste impedantie omgekeerd evenredig is met dit eerste ingangssignaal, terwijl deze faktor omgekeerd evenredig is met deze tweede impedantie. 



   Nog een andere kenmerkende eigenschap van het onderhavige impedantienetwerk is dat deze eerste impedantie gelijk is aan de verhouding van een referentiespanningssignaal en een voorafbepaalde stroom, die gelijk is aan de verhouding van dit eerste ingangssignaal en een derde impedantie. 



   Nog een andere kenmerkende eigenschap van het 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 onderhavige impedantienetwerk is dat deze eerste keten een eerste veldeffekttransistor omvat die in zijn lineair gebied werkt en deze eerste impedantie vertoont, waarbij deze eerste keten in staat is om dit referentiespanningssignaal over het afvoer-naar-bronpad van deze transistor te leggen en om deze voorafbepaalde stroom door dit pad te doen vloeien. 



   Een andere kenmerkende eigenschap van het onderhavige impedantienetwerk is dat deze eerste keten door dit referentiespanningssignaal en door dit eerste ingangssignaal bestuurd wordt en eerste operationele versterkermiddelen omvat die met deze eerste veldeffekttransistor gekoppeld zijn teneinde daaraan een voorafbepaalde poort-naar-bronspanning en deze referentiespanning te leggen en om er deze voorafbepaalde stroom doorheen te doen vloeien. 



   Nog een ander kenmerk van het onderhavige impedantienetwerk is dat deze eerste operationele versterkermiddelen een eerste en een tweede operationele versterker omvatten en een referentie-ingang en een eerste signaalingang hebben waaraan respektievelijk dit referentiesignaal en dit eerste ingangssignaal worden gelegd, en dat deze referentie-ingang via dit transistor afvoer-naar-bronpad gekoppeld is met de inverterende ingang van deze eerste operationele versterker die zowel een geaarde niet-inverterende ingang heeft als een eerste negatieve terugkoppelweerstand en een uitgang heeft die verbonden is met de inverterende ingang van deze tweede operationele versterker waarvan de niet-inverterende ingang deze eerste signaalingang is en waarvan de uitgang met de poort van deze eerste transistor gekoppeld is. 



   Op deze wijze wordt door betrekkelijk eenvoudige middelen een impedantie verkregen, die omgekeerd evenredig is met het eerste ingangssignaal. 



   De uitvinding heeft eveneens betrekking op een 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 impedantienetwerk, dat gekenmerkt is doordat het eerste en tweede inrichtingen met 3 klemmen omvat met een gemeenschappelijke besturingsklem en gescheiden ingangs- en uitgangsklemen, waarbij eenzelfde ingangsspanning v wordt gelegd aan deze besturingsklemmen van deze inrichtingen die respektieve eerste en tweede impedanties 
1 1 gelijk   aan en en   gemeten tussen bl (v-d) b2 (v-d) respektieve   ingangs-en uitgangsklemmen hebben,   waarbij bl, b2 en d constanten zijn en v deze ingangsspanning is. 



   De hierboven vermelde en andere doeleinden en kenmerken van de uitvinding zullen duidelijker worden en de uitvinding zelf zal het best begrepen worden aan de hand van de hiernavolgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld en van de bijbehorende tekening die een schematisch diagram van een impedantienetwerk volgens de uitvinding toont. 



   Dit impedantienetwerk heeft een eerste   signaal ingang 511,   een tweede   signaal ingang 512,   een referentie-ingang RI en een signaaluitgang SO en omvat de operationele versterkers OA1 tot OA3, de NMOS transistors NM1 en NM2 en de weerstanden Rl en R2. 



   De referentie-ingang RI is met de inverterende ingang van de operationele versterker OA1 via het   afvoer-naar-bronpad   van de NMOS transistor NM1 verbonden. 



  De niet-inverterende ingang van OA1 is geaard en zijn uitgang is verbonden, zowel met zijn inverterende ingang via de terugkoppelweerstand Rl als met de inverterende ingang van de operationele versterker OA2. 



   De eerste   signaalingang 511   is verbonden met de niet-inverterende ingang van de operationele versterker OA2 waarvan de inverterende ingang verbonden is met de uitgang van de operationele versterker   OA1,   zoals reeds vermeld, en waarvan de uitgang met de poorten van de NMOS transistors NM1 en NM2 verbonden is. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



   De tweede signaalingang S12 is met de inverterende ingang van de operationele versterker OA3 via het   afvoer-naar-bronpad   van de NMOS transistor NM2 verbonden. 



  De niet-inverterende ingang van OA3 is geaard en zijn signaaluitgang SO is met zijn inverterende ingang via de terugkoppelweerstand R2 verbonden. 



   Het impedantienetwerk werkt als volgt als spanningssignalen VI en V2 aan de respektieve   signaal ingangen SI1   en   SI2   gelegd worden en als een referentiespanning Vr aan de referentie-ingang RI gelegd wordt. Al deze spanningssignalen en ook het uitgangssignaal VO dat op de signaaluitgang SO voortgebracht wordt hebben grond als referentie. 



   Er wordt verondersteld dat de aangelegde spanningssignalen zodanig zijn dat de beide NMOS transistors NM1 en NM2 in hun lineair gebied werken, d. w. z. als spanningsafhankelijke impedanties die evenredig zijn met hun poort-bronspanning minus hun drempelspanning. Inderdaad, als aangenomen wordt dat deze drempelspanningen gelijk zijn aan d, kunnen de volgende betrekkingen geschreven worden, gezien de spanning op de inverterende ingang van OA2 en op de uitgang van OA1 gelijk is aan VI, omdat NM1 en NM2 dezelfde poort-bronspanning VGS of v hebben, en omdat de inverterende ingangen van OA1 en OA3 beide op virtuele grondpotentiaal zijn :
Voor OA1 
 EMI6.1 
 11 = bl (v-d) Vr (1) VI en 11 =-- (2) Rl waarin bl een constante is die van de afmetingen van NM1 en van parameters van de gebruikte MOS technologie afhankelijk is. 



  Voor OA3
12 = b2 (v-d) V2 (3) 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 
 EMI7.1 
 waarin b2 een constante is die afhankelijk is van de afmetingen van NM2 en van parameters van de gebruikte MOS technologie. 



   Als bl=b2 kunnen de betrekkingen (l) en (3) geschreven worden : 
 EMI7.2 
 Vr 11 =- (5) R3 V2 12 =- (6) R3 1 1 waarin R3 = (7) bl (v-d) b2) v-d) 
 EMI7.3 
 en uit de betrekkingen (2), (5) en (6) volgt dat 
 EMI7.4 
    =waarbij   Ko de bovengenoemae   spann1ngsaTnanKel1JKe   impedanties zijn die door NM1 en NM2 worden gevormd. 



   Uit hetgeen voorafgaat volgt dat door middel van DA1, OA2 en NM1 een welbepaalde impedantie R3 verwezenlijkt wordt door over NM1 een welbepaalde spanning Vr te leggen en er door middel van VI een welbepaalde stroom 11 doorheen te doen vloeien. Doordat 11 funktie is van VI is ook R3 funktie van   VI   en gegeven door : 
 EMI7.5 
 
Door de transistors NM1 en NM2 zodanig te verbinden dat ze dezelfde poort-bronspanning v hebben en door ze zodanig te kiezen dat ze dezelfde drempelspanning d en dezelfde parameters bl=b2 hebben heeft NM2 dezelfde impedantie R3 als NM1. 



   Tenslotte wordt door middel van OA3 en NM2 een uitgangsspanning VO verschaft die funktie is van V2 en van de weerstanden R2 en   R3,   namelijk 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 
 EMI8.1 
 
Door kombinatie van de betrekkingen (9) en (10) verkrijgt men opnieuw de betrekking (8). Daaruit volgt dat de uitgangsspanning VO gelijk is aan het produkt van de ingangsspanningen V1 en V2 en een schaalfactor 
 EMI8.2 
 
In een voorkeursuitvoering is
Rl = R2 en
V1 = kVr met Vr een constante spanning k een veranderlijke
In dit geval wordt de betrekking (8)
VO = kV2 (12) zodat de uitgangsspanning VO dan gelijk is aan het produkt van de ingangsspanning en de veranderlijke k. 



   Een dergelijke voorkeursuitvoering zou bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden in een telecommunicatie-inrichting zoals beschreven in de eveneens vandaag ingediende Belgische oktrooiaanvraag met als titel"Telecommunicatie-inrichting en daarin gebruikte ketens", om een versterkingsregeling in funktie van de lijngelijkstroom te verwezenlijken. In dit geval wordt k evenredig met deze lijnstroom gemaakt. 



   Hoewel de principes van de uitvinding hierboven zijn beschreven aan de hand van bepaalde uitvoeringsvormen en wijzigingen daarvan, is het duidelijk dat de beschrijving slechts bij wijze van voorbeeld is gegeven en de uitvinding niet daartoe is beperkt.

Claims

CONCLUSIES 1. Impedantienetwerk, bijvoorbeeld een vermenigvuldigingsketen, welke een uitgangssignaal (VO) voortbrengt dat een funktie, bijvoorbeeld het produkt, is van eerste (VI) en tweede (V2) ingangssignalen, met het kenmerk dat het omvat : een eerste keten (OA1/2, NMI) die een eerste impedantie (R3) omvat welke funktie Vr EMI9.1 (Rl-) is van dit eerste signaal (VI) dat aan deze eerste VI keten wordt gelegd, en een tweede keten (OA3, NM2) die een tweede impedantie (R3) omvat welke funktie is van deze eerste impedantie (R3) en die dit uitgangssignaal R2 (VO) voortbrengt als een funktie (-V2) van dit R3 tweede signaal (V2) en deze tweede impedantie (R3).
2. Impedantienetwerk volgens conclusie 1, met het kenmerk dat deze eerste en tweede impedanties gelijk zijn.
3. Impedantienetwerk volgens conclusie 2, met het kenmerk dat deze tweede keten (OA3, NM2) in staat is om dit tweede ingangssignaal (V2) te vermenigvuldigen met een faktor (R2/R3) die funktie is van deze eerste impedantie (R3).
4. Impedantienetwerk volgens conclusie 3, met het kenmerk dat deze eerste impedantie (R3) omgekeerd Vr EMI9.2 evenredig (Rl-) is met dit eerste ingangssignaal (VI).

Vt <Desc/Clms Page number 10> EMI10.1 R2 terwijl deze faktor omgekeerd evenredig (-V2) is met R3 deze tweede impedantie (R3).
5. Impedantienetwerk volgens conclusie 3, met het kenmerk dat deze eerste impedantie (R3) gelijk is aan de verhouding van een referentiespanningssignaal (Vr) en een voorafbepaalde stroom (Vl/Rl), die gelijk is aan de verhouding van dit eerste ingangssignaal (VI) en een derde impedantie (Rl).
6. Impedantienetwerk volgens conclusie 5, met het kenmerk dat deze eerste keten (OAl/2, NM1) een eerste veldeffekttransistor (NM1) omvat die in zijn lineair gebied werkt en deze eerste impedantie (R3) vertoont, waarbij deze eerste keten in staat is om dit referentiespanningssignaal (Vr) over het afvoer-naar-bronpad van deze transistor te leggen en om deze voorafbepaalde stroom (11) door dit pad te doen vloeien.
7. Impedantienetwerk volgens conclusie 6, met het kenmerk dat deze eerste keten (OAl/2, NM1) door dit referentiespanningssignaal (Vr) en door dit eerste ingangssignaal (VI) bestuurd wordt en eerste operationele versterkermiddelen (OA1/2) omvat die met deze eerste veldeffekttransistor (NM1) gekoppeld zijn teneinde daaraan een voorafbepaalde poort-naar-bronspanning en deze referentiespanning (Vr) te leggen en om er deze voorafbepaalde stroom (11) doorheen te doen vloeien.
8. Impedantienetwerk volgens conclusie 7, met het kenmerk dat deze eerste operationele versterkermiddelen (OA1/2) een eerste (OA1) en een tweede (OA2) operationele versterker omvatten en een referentie-ingang (RI) en een eerste signaal ingang (SI1) hebben waaraan respektievelijk dit referentiesignaal (Vr) en dit eerste ingangssignaal (VI) worden gelegd, en dat deze referentie-ingang (RI) via dit transistor afvoer-naar-bronpad gekoppeld is met <Desc/Clms Page number 11> de inverterende ingang van deze eerste operationele versterker (OA1) die zowel een geaarde niet-inverterende ingang heeft als een eerste negatieve terugkoppelweerstand (Rl) en een uitgang heeft die verbonden is met de inverterende ingang van deze tweede operationele versterker (OA2)

waarvan de niet-inverterende ingang deze eerste signaalingang (SI) is en waarvan de uitgang met de poort van deze eerste transistor (NM1) gekoppeld is.
9. Impedantienetwerk volgens conclusie 1, met het kenmerk dat deze tweede keten (OA2, NM2) een tweede veldeffekttransistor (NM2) omvat die ook in zijn lineair gebied werkt en deze tweede impedantie (R3) vertoont.
10. Impedantienetwerk volgens conclusies 7 en 9, met het kenmerk dat deze tweede keten (OA3, NM2) door dit tweede ingangssignaal (V2) bestuurd wordt en tweede operationele versterkermiddelen (OA3) omvat die met deze tweede veldeffekttransistor (NM2) gekoppeld zijn om daaraan een voorafbepaalde poort-naar-bronspanning en dit tweede ingangssignaal (V2) te leggen.
11. Impedantienetwerk volgens conclusie 10, met het kenmerk dat deze tweede operationele versterkermiddelen (OA2) een derde operationele versterker omvatten en een tweede signaalingang (512) hebben waaraan dit tweede ingangssignaal (V2) wordt gelegd, en dat deze tweede signaalingang (512) via het afvoer-naar-bronpad van deze tweede veldeffekttransistor (NM2) gekoppeld is met de inverterende ingang van deze derde operationele versterker (OA3) die zowel een geaarde ingang heeft als een tweede negatieve terugkoppelweerstand (R2) en een uitgang (SO) heeft die de uitgang van het impedantienetwerk vormt.
12. Impedantienetwerk volgens conclusies 8 en 11, met het kenmerk dat deze eerste (Rl) en tweede (R2) terugkoppelweerstanden gelijk zijn. <Desc/Clms Page number 12>
13. Impedantienetwerk volgens conclusie 9, met het kenmerk dat dit eerste ingangssignaal (VI) gelijk is aan het produkt van dit referentiespanningssignaal (Vr), dat een gelijkspanningssignaal is, en een veranderlijke (k).
14. Impedantienetwerk, met het kenmerk dat het eerste (NM1) en tweede (NM2) inrichtingen met 3 klemmen omvat met een gemeenschappelijke besturingsklem (G) en gescheiden ingangs- (D) en uitgangsklemen (S), waarbij eenzelfde ingangsspanning v wordt gelegd aan deze EMI12.1 besturingsklemmen van deze inrichtingen die respektieve 1 eerste en tweede impedanties gelijk aan bl 1 en gemeten tussen respektieve ingangs- (D) en b2 enuitgangsklemmen (S) hebben, waarbij bl, b2 en d constanten zijn en v deze ingangsspanning is.
15. Impedantienetwerk volgens conclusie 14, met het kenmerk dat deze inrichtingen veldeffekttransistors zijn die in hun lineair gebied werken en een drempelspanning gelijk aan d hebben.
16. Impedantienetwerk volgens conclusie 15, met het kenmerk dat bl=b2 zodat deze eerste en tweede impedanties gelijk zijn.
17. Impedantienetwerk volgens conclusie 16, met EMI12.2 het kenmerk dat deze eerste keten (OA1/2, NM1) een eerste operationele versterker (OA1) omvat met een eerste negatieve terugkoppelingsimpedantie (Rl) en met een uitgang waarop een eerste signaal (VI) wordt verschaft, waarbij de uitgangsklem van deze eerste inrichting (NM1) met de inverterende ingang van deze eerste operationele versterker (OA1) verbonden is en waarbij een tweede signaal (Vr) aan de ingangklem (D) van deze eerste inrichting CNM1) wordt gelegd.
18. Impedantienetwerk volgens conclusie 16, met het kenmerk dat deze tweede keten (OA3, NM2) een tweede <Desc/Clms Page number 13> operationele versterker (OA3) omvat met een tweede negatieve terugkoppelingsimpedantie (R2) en met een uitgang waarop een derde signaal (VO) wordt verschaft, waarbij de uitgangsklem van deze tweede inrichting (NM2) met de inverterende ingang van deze tweede operationele versterker verbonden is en waarbij een vierde signaal (V2) aan de ingangsklem (D) van deze tweede inrichting (NM2) wordt gelegd.
19. Impedantienetwerk volgens conclusies 17 en 18, met het kenmerk dat de niet-inverterende ingangen van deze eerste (OA1) en tweede (OA3) operationele versterkers met eenzelfde referentiespanning (grond) verbonden zijn.
20. Impedantienetwerk volgens conclusie 17, met het kenmerk dat deze eerste keten (OAl/2, NM1) verder en derde operationele versterker (OA3) omvat met een inverterende ingang verbonden met de uitgang van deze eerste operationele versterker, met een niet-inverterende ingang waarop dit eerste signaal (VI) wordt gelegd en met een uitgang verbonden met de besturingsingangen van deze eerste (NM1) en tweede (NM2) inrichtingen.

Zijnde een totaal van 13 bladzijden. <Desc/Clms Page number 14> EMI14.1