SU702382A1 - Analog signal multiplier - Google Patents

Description

(54) АНАЛОГОВЫЙ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЬ СИГНАЛОВ(54) ANALOG SIGNAL REMOVER

Изобретение касаетс  электрических вычислительных устройств и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Известны аналоговые паремножители, содержащие дифференциальный усилительный каскад, генератор стабильного то- . ка 1. Это устройство тлеет низкую точность вследствие большого вли ни  синфазной помехи. Наиболее близким по технической сущности к предложенному  вл етс  аналоговый перемножитель сигналов, содержащий первый и второй дифференциальные усилительные каскады, выходы которък соединены перекрестно и подключены к вьгхода перемножител , первый дифференциальный источник тока, входы которого присоединены к первому и второму входам перемножител , источник напр жени  смещени , выход которого через соответствующие диоды соединен со входами первого дифференциального усилтттопьного каскада выходы первого дифференциального источника тока подключены ко Входам пер во- го дифференциального усилительного каскада , 1второй диффер енциальный источни к гока, к уйравп ющему входу которого присоединен одни вывод первого генератора стабильного тока, входы второго дифференциального источника тока соединены с третьим и четвертым входами перемножител , к управл ющим входам первого и второго дифференциальных усилительных каскадов подключены выводы второго и третьего генераторов стабильного тока соответственно, другие выводы которых соединены со вторым взыводом первбтч генераторов стабильного тока и первой шиной питани , втора  шина питани  через соответствующие нагрузочные элементы по цключена к выходам перемножител  2 .. Это устройство также имеет не выбо- .кую точность работы вследбтвие малого подавлени  одного из сиг1}алов-сомножлтелей при: нулевом значении, второго сигнала - сомножител  и температурных иа менений параметров дифференциальных усилительных каскадов Цепь изобретени  - повышение точнос ти работы за счет повьпиенного подавлени  одного сигнала - сомножител  при нулевом значении другого и температурной стабильности. Дл  этого в него введены дополнительные линеаризирующие диоды и третий дифференпнальный источник тока, входы которого соединены с соответствующими входами первого )ференциального источ ника тока, выход источншса напр жени  смещэни  через соответствующие дополнительные линеаризующие диоды соединен со входами второго дифференциального ус лительного каскада, к управл ющим входам первого и третьего диффе{:«ндиал1Йньп источников тока присоединены соответствуюпйе выходы второго дифференциального источника тока, выходы третьего дифференниаль1 ого источника тока соединены со входами второго дифференциального умилительного каскада. Ни чертеже представлена функциональна  схема устройства. Оно содержит линеаризирующие диоды 1,2, источник напр жени  смещени  3, дополнительные линеаризирующие диоды 4,5, нагрузочные эламенти 6,7, первь ,1й и второй дифференциальные усшгатель ные каскады 8 и 9,- первый, второй и третий дифференциальные источники тока 10, 11 и 12, первый, второй и третий генераторы стабильного тока 13, 14 и 15, первый, второй, третий и четвфтый входы i6, 17, 18   19 перемножител , перва  и втора  шины питагш  20 и 21, юлходы 22, 23 перемножител . Устройство работает следующим образом . -. Первый сигнал-сомножнте ь через первы ивторойвходы 16 и 17 перемножител  по даетс  на входы первого-в т ютьего дю} ференциальных источников тсжа 1О и 12, усиливаетс  ими и поступает на входы первого и второгодифференциальных усипитепгьных каскадов 8 и 9, где также 1ФОИСХОДЙТ усиление сигнала. Второй сип нал-сомножитель через третий и входы 18 и 19 п емножитвл  поступает на входы второго дифференциальг ного источника тока 11 и вызывает разбаланс его выход токов. Выходные токи BTOpoix) дифференциального источника тока 11, за счет изменени  дифферавциального сопротивлени  линеаризующих диодов 1 и 2 и дополнительных линеаризирующих днодов 4,5 управлтот усилением (коэффициентом передачи) первого и третьего дифференциальных источ иков тока 10 и 12. В резут ьтате усиление этих каскадов станоазУтс  неравным. Следствием этого  вл етс  по вление напр  сени  на выходах 22, 23 перемножител , которое зависит от величин первого и вТхэрого сигналов -сомножителей.о Из- , вестно, что .коллекторный ток транзистора  вл етс  экспоненциальной функцией напршкени  его базо-эмитерного перехода. Поскольку предложенный аналоговьй перемно сителЬ выполнен на транзисторах, то дл  компенсации экспоненциальной нелинейности по входам (базовым цеп м транзисторов) первого и второго дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9 используютс  логарифмические свойства линеаризирующих 1,2 и дополнительных лннеариэирующих диодов 4,5. В результате компенсации имеет место,, практически линейна  зависимость между токами линеаризирующих диодов 1, 2 и выходными токами первого дифференциалт ного усилительного каскада 8, а также между токами дополнитачьных линеаризирующих диодов . 4,5 и выходными Т1эками второго дифференциального усилитеЛ|ЬН01Ч) каскада 9, во-вторых, повьшенна  температурна  стабильность. &51ходное напр жение аналогового перемно5кител  сигналов представл ет собой разность шлходных напр жений первого и второго дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9, В свою очфедь, выходное напр жение, например, первого дифференциальногх) усилительного каскада 8 пропорционально произведению величин первого сигнанасомножител , коэффициента передачи nqjвого дифференциального усилительногчэ каскада 8, коэффициента передачи первого ди}фферёнциальногр источника тока 10, велшгина которого  вл етс  втч рого сигнала-сомйгожител . Выходное напр жение второго .дифференциального усиГЙ1 тельного каскада 9 пропорционально произведению величин первого сигнала сомножител , коэффициента передачи BTCVрОго дифференциального усилительного каскада 9, коэффициента передачи третьего дифференциального источника тока 12, величина которохчз  вл етс  функцией втх рого сигнала-сомножител . Таким образом, выходные напр жени  первого и второго дифференхшальных усилительньпс каскадов 8 и 9 пропорциональны произведению The invention relates to electrical computing devices and can be used in analog computers. Known analog skamerah containing a differential amplifier stage, the generator is stable to-. 1. This device glows with low accuracy due to the large influence of common mode noise. The closest in technical essence to the proposed is an analog signal multiplier containing the first and second differential amplifier stages, the outputs of which are cross-connected and connected to the multiplier multiplier, the first differential current source, whose inputs are connected to the first and second multiplier inputs, the bias voltage source the output of which is connected to the inputs of the first differential amplifier through the corresponding diodes of the outputs of the first differential source current points are connected to the inputs of the first differential amplifying cascade, the second differential source to the gok, to whose output input one output of the first stable current generator is connected, the inputs of the second differential current source are connected to the third and fourth inputs of the multiplier, to the control inputs The first and second differential amplifier stages are connected to the terminals of the second and third stable current generators, respectively, the other terminals of which are connected to the second input btch of stable current generators and the first power bus, the second power bus through the corresponding load elements is connected to the outputs of the multiplier 2. This device also has not a chosen accuracy of operation due to the low suppression of one of the sig1} multipliers at: zero, the second signal — the factor and temperature changes of the parameters of the differential amplifier stages; the circuit of the invention — the increase in the accuracy of operation due to the suppression of one signal — the factor at zero ugogo and temperature stability. To do this, additional linearizing diodes and a third differential current source, whose inputs are connected to the corresponding inputs of the first) current source, are introduced, the output of the source voltage is shifted through the corresponding additional linearizing diodes to the inputs of the second differential amplifier stage, to the control inputs of the first and third differential {: "nddiente current sources are connected to the corresponding outputs of the second differential current source, the outputs of the third diff The front-end current source is connected to the inputs of the second differential touching stage. Neither the drawing shows the functional diagram of the device. It contains linearizing diodes 1, 2, bias voltage source 3, additional linearizing diodes 4, 5, load elements 6, 7, first, 1st and second differential stage cascades 8 and 9, the first, second and third differential current sources 10 , 11 and 12, the first, second and third stable current generators 13, 14 and 15, the first, second, third and fourth inputs i6, 17, 18 19 multiplier, the first and second pitagas buses 20 and 21, the multiples 22, 23. The device works as follows. -. The first signal-multiplier through the first and second inputs 16 and 17 of the multiplier, is given to the inputs of the first-to-you du electric sources of the tszha 1O and 12, is amplified by them and is fed to the inputs of the first and second differential amplifiers of the 8 and 9, where also the FOURCE OUTSET is available. . The second multiplier factor through the third and inputs 18 and 19 multiply leads to the inputs of the second differential current source 11 and causes an imbalance in its output currents. The output currents of BTOpoix) of the differential current source 11, due to a change in the differential resistance of the linearizing diodes 1 and 2 and additional linearizing bases 4.5, control the gain (gain) of the first and third differential current sources 10 and 12. As a result, the amplification of these stages of stanoaz Uts unequal. The consequence of this is the appearance of the voltage at the multiplier 22, 23, which depends on the magnitudes of the first and third signals of the multipliers. It is known that the collector current of the transistor is an exponential function of the voltage of its base-emitter junction. Since the proposed analog variable is made on transistors, the logarithmic properties of linearizing 1.2 and additional linearizing diodes 4.5 are used to compensate for the exponential nonlinearity of the inputs (base circuits of transistors) of the first and second differential amplifier stages 8 and 9. As a result of compensation, there is an almost linear relationship between the currents of the linearizing diodes 1, 2 and the output currents of the first differential amplifier stage 8, as well as between the currents of the additional linearizing diodes. 4.5 and output T1ecs of the second differential amplifier | LH01CH) cascade 9, and secondly, the temperature stability is higher. & 51 analog voltage signal alternator voltage is the difference between the first and second differential amplifying stages 8 and 9 of the Schlohd voltage, In its section, the output voltage of, for example, the first differential) amplifier stage 8 is proportional to the product of the values of the first signal multiplier, the transfer coefficient njj the differential amplifier of the cascade 8, the transmission coefficient of the first di fersional source of the current source 10, whose Welshgin is in the same signal-carrier. The output voltage of the second differential amplifier stage 9 is proportional to the product of the values of the first multiplier signal, the BTCV or differential gain amplifier stage 9, the third differential current source 12, which is a function of the second multiplier signal. Thus, the output voltages of the first and second differential amplifiers of stages 8 and 9 are proportional to the product

Boio и BTopofo сшиалов-сомножителой. Следовательно, выходное напр жение анаП01ЧЗЕЮГО пере(множител  сигналов, представл ющее собой разность выходных напр жений указанных каскадов, также пропорционалбно произведению сигналов-сом ножит елей . Предположим, что второй сиг- нал-сомтюжитель, действу  на входы второго дифферендиального источника тока И, в тзьтвает разбаланс его выходных токов. Эти токи  вл ютс  токами упр аьлегш  первого и третьего дифференциальных источников тока 10 и 12, т. е. токами , протекающими в общей цепи этих каскадов. Изменени  токов управлени  в равной степени дел тс  между первым и третьим дифференциальным источниками тока 10 и 12. Баланс же выходных напр жений каждого из этих каскадов не нарушаете. В результате, при нулевом значении первого сигнала- сом южител , напр жение на в,1ходах 22, 23 перемножител  также равно нулю. При нулевом значении второго сигнала-сомножител  токи управлени  первого и третьего дифференциальных источников тока 10 и 12 равны, т. е. усиление (коэффшщент передачи ) этих каскадов одинаково. Первый сигнал-сомножитель в равной степени усиливаетс  первым и третьим диффере1ациальными источниками тока 10 и 12, а также первым и вторым дифференциальными усилительными каскадами 8 и 9. &1ходйые напр жени  первого и второго дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9 одинаковоизмен ютс  ;как по величине , так и по знаку,- баланс же напр жени  на выходах 22, 23 перемножител  не нарушаетс , т. е. вь1ходное напр жение перемножител  при нулевом значении второго сигнала-сомножител  также равно нулю. Таким образом, предложенный аналоговый перемножитель сигналов обла новым качеством- более высокой точностью работы, благодар  повышенном подавлению одного из сигналов - сомножителей при нулевом значении другого сигнала - сомножител , а так же аа счет повышенной температурной стабильности, достигнуты вследствие слабого взаимовли ни  входных цепей первого и )аторого дифференциальных усилительных каскадов 8 и 9.Boio and BTopofo sshialov-multiplier. Consequently, the output voltage of the anAnP01CHZYUJA multiplier (the signal multiplier, which is the difference between the output voltages of the indicated stages, is also proportional to the output of the signal-som knife oil. Assume that the second attenuating signal, acting on the inputs of the second differential current source, There is an imbalance in its output currents. These currents are the control currents of the first and third differential current sources 10 and 12, i.e., the currents flowing in the common circuit of these stages. the degrees are divided between the first and third differential current sources 10 and 12. However, the balance of the output voltages of each of these stages is not disturbed. As a result, at a zero value of the first signal from the south, the voltage on the multiplier 22 also 23 For a zero value of the second signal factor, the control currents of the first and third differential current sources 10 and 12 are equal, i.e., the gain (transfer ratio) of these stages is the same. The first multiplier signal is equally amplified by the first and third differential current sources 10 and 12, as well as by the first and second differential amplifiers 8 and 9. The current voltages of the first and second differential amplifiers 8 and 9 are the same; and by the sign, the balance of the voltage at the outputs 22, 23 of the multiplier is not disturbed, i.e. the input voltage of the multiplier at zero value of the second signal-multiplier is also zero. Thus, the proposed analog signal multiplier with an obscure quality — a higher accuracy of operation, due to the increased suppression of one of the signal factors, with a zero value of the other signal factor, as well as increased temperature stability, is achieved due to the weak interplay between the input circuits of the first and ) Fast differential amplifier stages 8 and 9.

формула изобретени invention formula

Аналоговый перемножитель сигналов, содержащий первый и второй дифферен3826Analog signal multiplier containing the first and second differents3826

циальные усилительные каскады, выходы которых соединены перекрестно и подключены к выходам перемножител , первый дифференциальный источник -тока, входы которого присоединены к пфвому и второму входам -перемножителп, источник напр жени  сметцени , выход которого через соответствующие Л1Вдеариз1фующие диоды соединен со входами первого диф- 0 ференциальиого усилительного каскада, Выходы первого дифференциального источ шка тока подключены ко входам первого дифференциального усилительного каскада, второй дифференциальный источник тока, 5 к управл ющему входу которого присоединен один вывод первого генератора стабильного тока, входы которого дифференциального источника тока соединены с третьим и четвертым входами перемножио тел , к управл юпсйм входам первого и второго дифференциальных усилительных каскадов подключены выводы второго и третьего генераторов стабильного тока соответственно, другие выводы которых Special amplifying stages, the outputs of which are interconnected and connected to the multiplier outputs, the first differential source-current, whose inputs are connected to the PFV and the second inputs — multiplication, the voltage source, the output of which is connected through the corresponding L1V-A-1 diodes connected to the inputs of the first differential. amplifier stage, the outputs of the first differential source of current are connected to the inputs of the first differential amplifier stage, the second differential source a, 5 to the control input of which is connected one output of the first stable current generator, whose inputs of the differential current source are connected to the third and fourth inputs of the multipliers, to the control inputs of the first and second differential amplifier stages, connect the second and third stable current generators, respectively, other findings of which

5 соединены со вторым выводом первого генератора стабильного тока и первой шиной питани , втора  шина питани  через соответствующие нагрузочные элементы подключена к выходам перемножител , 5 is connected to the second output of the first stable current generator and the first power supply bus; the second power supply bus is connected to the multiplier outputs via the corresponding load elements,

0 отличающийс  тем, что, с целью повьпиени  точности работы аа счеповышенного подавлени  одного сигнала сомножител  при нулевом значении другого и температурной стабильности, в 0 characterized in that, in order to improve the accuracy of the aa work, the suppression of one signal of the multiplier with zero value of the other and temperature stability is increased,

5 него введены дополнительные:линеаризирующие диоды и третий дифференциальный источник тока, входы которого соединены с соответствующими входами первого дифференциального источника тока, выход 5 additional ones were introduced: linearizing diodes and a third differential current source, whose inputs are connected to the corresponding inputs of the first differential current source, output

0 источника напр жени  смещен1щ через соответствующие дополнительные линеаризующие диоды соединен со входами второ1Х дифференциального усилительного каскада , к управл ющим входам первого и 0, the voltage source is shifted through appropriate additional linearizing diodes connected to the inputs of the second differential amplifier stage, to the control inputs of the first and

5 третьего дифференциальных источников тока присоединены соответствующие выходы второго дифференциального) источника тока, выходы третьего дифференциального источника тока соединены со вхйдами второго 5 of the third differential current sources the corresponding outputs of the second differential current source are connected, the outputs of the third differential current source are connected to the outputs of the second

0 дифференциального усилительного каскада.0 differential amplifier stage.

Источники информации, прин тые во внимание при экспфтизеSources of information taken into account during exp.

1, Шило В. Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре, 1, Shilo V. L. Linear integrated circuits in electronic equipment,

5 Советское радио , 1974, с. 163-164, рис. 4.35.5 Soviet Radio, 1974, p. 163-164, fig. 4.35.

2. Патент Японии № 48-20932, ют. 97(8) В12, 1973 (прототип).2. Japanese patent number 48-20932, yut. 97 (8) B12, 1973 (prototype).

702382.702382.